電池熱拔插導致的BOOST升壓不穩定分析

前言

目前消費類電子大多數定義為便攜式產品，因此大部分都具有電池，因此在產品測試階段，需要測試電池的熱拔插對產品的影響，一般的操作步驟為反復拔插電池，測試后級電路的基本功能是否正常。

一、問題點

產品研發階段，測試單電池供電時，發現BOOST升壓電路存在階梯上升，上升電壓超出后級電路的耐壓值，導致燒毀。設計電路如下所示：

二、測試過程

調試過程中，讓Q6處于常閉狀態，因此電池插入瞬間，BOOST電路就有電壓輸出。通過調整反饋電阻R138=56.2k，R48=18k，預設輸出電壓接近5V，實測輸出VFB=1.238，因此VOUT=VFB*(1+R1/R2)=5.1V。后級電路的耐壓值最大為5.5V。
調試過程，在電池熱拔插時，出現大概率燒后級電路的問題，后級為一個耳放電路，上電時，無音頻信號，只有電源供電，可以判斷是供電電壓大于耳放芯片的耐壓值，導致耳放芯片燒毀，因此，通過示波器抓取5V供電的波形如下圖所示：

而耳放芯片的電源范圍為：

可以電池熱拔插階段，BOOST電路給出的5V出現階梯現象且最大值超過5.5V，因此存在燒毀耳放芯片的風險，在查看BOOST芯片原理圖發現：

這與我們的預設值存在偏差，因此更改電路后，單獨測量BOOST電路的輸出，抓取波形并未發現階梯波形且最大值不超過5.2V，但是當將耳放IC加入電路后，手動快速熱拔插電池，依舊出現小概率耳放芯片燒毀現象。抓取波形如下：

當可以看出，BOOST輸出由于后級系統上電后，存在拉載回勾上沖現象，最大電平可達6.5V，大于后級電路的耐壓值，因此容易燒毀后級耳放芯片，這種拉載回勾現象可以用一直簡單的抽水現象理解，當用水量大于供水量，水庫可能存在截斷的可能，存在下沖，因此它會加大生產水，此時供大于求，存在上沖。因此我們可以在中間級設計一個大的蓄水池，后級需要多大水，先沖蓄水池去抽，而不會讓前級受影響，產生誤生產大量水的操作。故此問題的解決方案有以下方法：第一種就是在BOOST輸出級加一個大電容，穩住輸出電壓，等系統上電時，不會抽取太多能量，影響BOOST電路輸出的穩定性。另外一種就是通過軟件控制上電時序，增加耳放供電的控制電路，等BOOST輸出穩定后，打開耳放的供電，這時不容易出現上沖現象。

總結

電路設計中，各部分電壓的穩定性關乎著產品的一致性，前期研發階段，應全面考慮不同的應用場景，硬件設計要預留解決方案。本問題中國，應該前期主要通過硬件調試，所以對電源的時序并不能控制，硬件上因為未預留大電容，導致USB熱拔插，導致后級電源不穩定，燒壞耳放，對問題點進行原理性分析，提出有效地解決方案，吸取了相關教訓，為以后設計提醒，故寫下相關文檔，進行記錄，謝謝大家的閱讀，這里是南大的小二，一位入門的音頻硬件工程師。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的硬件开发的那些事的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。