电源电压过冲

硬件工程师 2019-04-01

前言:

前段时间突然想起来以前的一个问题,这个问题相信大家也都遇到过,甚至是解决过,或者没解决,也就不了了之,今天这篇文章,主要来讲下这个问题,看完喜欢的欢迎给我留言或者点赞,谢谢!


正文:

问题描述:

DC适配器 or USB设备插入瞬间,对应的端口电压会有一个大的瞬间过冲。


潜在危险:

造成电容损坏,设备不能识别或者宕机等问题。

下面实际上图:

从图中可以看到:插入DC19V适配器瞬间,用示波器抓取对应的波形,发现存在一个峰值为38.4V的脉冲电压。


原因分析:

由于适配器线中寄生的串联电感、AC 适配器输出端电容板子端输入电容,在适配器的热插拔的过程中,会给对应的电容进行充电,而其电压的过冲大小取决于线与板的寄生电感、寄生电阻、电容等。

电感:

电阻:欧姆定律

电容:I=C*du/dt

通过上面三个公式,完全可以解释为什么19V的适配器插入瞬间,有个38.4V的脉冲电压。

采用措施:

上图是加入了RC Snubber后抓取的。可以清晰知道,这个措施是简单有效的。

当然我们第一步应该想到的是加入TVS(Transient Voltage Suppressor:瞬态抑制二极管)。当然加入TVS也是有讲究的,其中最重要的便是它的额定工作电压,越靠近我们所在的电压轨电压越好。


另外一种简单有效的方法便是以前文章一直有讲到的:RC Snubber电路。

磁珠

snubber电路


总结:

为了有效减小该过冲电压,提高系统设计的鲁棒性,可以考虑在端口增加一个TVS 管或一个RC Snubber,甚至可以考虑同时加入二者。


当然也有一些利用软启动来限制插拔时的浪涌电流,从而来减低过冲电压。


最后建议:

建议大家也量量自己的DC输入端口或USB口插拔设备时候的电压波形图。


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