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嵌入式硬件规划01-电源纹波引发的产品重复重启

一阵电话铃声响起,快来办公室开会,硬件工程师,软件工程师,销售被老板叫到办公室开会。销售人员激动大喊:老板,发出去的产品出现很多不稳定,客户要求马上到现场解决,否则后果严重!工程师们瑟瑟发抖,天天

  一阵电话铃声响起,快来办公室开会,硬件工程师,软件工程师,出售被老板叫到办公室开会。出售人员激动大喊:老板,发出去的产品呈现许多不安稳,客户要求马上到现场处理,不然后果严重!工程师们瑟瑟发抖,天天忧虑出问题,谁知又有差错,这个月奖金要落空了。不少工程师遇到这种场景,排查后发现多半是电源不安稳引起的。问题防不胜防,怎么轻松搞定规划,防止产品现场装置出问题呢?

  ZLG技能研制中心总结10多年客户以及自己遇到的“难题”,精心预备了12篇嵌入式硬件电源规划方面的技能文章,和读者一同讨论嵌入式硬件电源规划方面的注意事项。今日以一例电源不安稳引发的产品问题作为开篇,以飨读者。正文:(字数操控在800-3000字,请将原始配图放在文件夹内,随文档一同打包发送过来)现场实例

  首要来看一个事例,某电梯公司的外呼板项目采用了ZLG的复位监控芯片NCP803,用来监控主控供电,刚开始的测验中体系一切正常,运用一段时刻就会少数产品偶然呈现复位引脚一向输出低电平的现象,导致体系一向处于复位状况,而且只要从头断电上电后才干康复正常,ZLG FAE亲身前往现场发现的确有此现象产生,用万用表测验供电电压正常。客户据此置疑是电源监控芯片的质量问题,要求咱们会同原厂给出测验陈述。可是,客户所谓“有问题”的产品,经过ZLG工程师重复测验正常,“有问题的芯片”经过原厂测验剖析后给出的陈述,芯片彻底正常。

  至此,工作呈现僵局,问题却没处理。客户一再强调自身电源规划十分老练,绝不会有问题。ZLG应客户要求再次做试验:依据客户描绘的状况,恢复现象来寻觅下原因,即运用他寄过来的什物做频频上下电测验,也没有呈现那个问题。NCP803归于量产N多年的芯片,芯片自身出问题的概率是微乎其微,但为了测验的严谨性,咱们仍是实测了下芯片功用参数。

  首要,咱们来剖析一下这一系列复位芯片功用特色,好让咱们对后续的事例剖析有必定的了解。如表1所示。

  表1 复位监控芯片功用

    

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  以上器材都归于同一系列的,只是复位输出不太相同,都不支撑看门狗和手动复位,所以其功用特别简略,只是监控MCU供电的电平及安稳性来操控复位的输出。如图1所示是复位监控芯片的功用时序图

    

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  图1 NCP803上下电时序图

  上电过程中当VCC电压大于阈值电压VTH+时会经过一段安稳时刻tRP后使复位输出为高电平(而且在这段时刻内VCC复位MCU运转。

  掉电过程中当VCC电压大于阈值电压VTH-时,复位输出会当即下拉到低电平使MCU中止运转程序。

  依据对复位监控芯片的原理剖析和客户实践的状况能够推出或许由以下状况呈现问题:

  •供电VCC电压不安稳或电压值偏低;

  •客户的MCU芯片复位管脚损坏强即将复位一脚拉低;

  •NCP803反常损坏导致;

  在正常测验时就应该首要进行第一步测验来确认问题所在,此刻需求用示波器来丈量供电VCC和复位输出的电压波形来剖析,看是否VCC电压不安稳形成的影响。可是由于现场并没有示波器,而是用万用表简略丈量了下电压值且电压值无反常而误认为电压没有问题。

  接下来咱们就在客户的什物板子上测验了下复位芯片的上下电波形图,如图2所示是在客户板子上实测NCP803上下电时复位芯片的VCC(绿色线)和复位(黄色线)输出波形。

    

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  图2 NCP803上下电实测

  经过剖析板子实测波形图能够看出芯片功用彻底正常,而且各参数都在手册标定的范围内,所以能够确认芯片肯定是没问题的。

  接下来咱们置疑客户电源规划有问题:强烈主张ZLG FAE到客户现场用示波器测验问题产品的电源和复位的波形。

  当FAE再次来到客户现场,运用示波器丈量时有了严重发现,如图3下便是在客户现场测验的复位波形图,探头2所示是复位波形,能够看到复位信号忽高忽低,显着产生反常。

    

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  图3 复位测验波形

  由于复位引脚的输出和供电有关,所以置疑是VCC供电端反常,接下来持续测验供电VCC的波形。如图4所示是供电VCC的波形,能够看出VCC的波形纹波特别大约有1V,由于芯片的阈值电压是3.08V,小于此值的时分芯片会复位输出,所以能够确认原因是VCC供电不稳导致的。这也便是为什么复位芯片的复位管脚会忽高忽低。

    

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  图4 供电波形测验

  随后用了安稳的电源供电就没在产生此现象了,终究的原因是客户前端的12V转3.3V的DC-DC开关电源输出的电压纹波特别大导致的,主张客户修正电感值后,电压纹波搅扰有了显着的改进,客户比较满意此次的测验成果,而且供认不是复位监控芯片出的问题。

  总结:

  关于此类复位监控芯片呈现的反常,大部分都是运用者的供电电压呈现问题而导致的,芯片自身损坏的概率微乎其微,碰到这类现象只需用示波器将遍地的电压波形测验一下就能很简略发现问题,切不可单单用万用表简略测验下电压值,由于万用表的改写速度慢,无法测验出实践电压波形值,只能测得平均值,不能阐明状况。此事例也阐明电源参数规划的重要性,特别关于DC/DC,长处是转化效率高,缺陷是纹波大,需求挑选适宜的电感参数来按捺纹波。

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