DCDC电路中SW信号上的铃振如何消除？
本帖最后由 Divingbear 于 2018-6-27 13:25 编辑目前在做的一款产品中，使用MP1488作为背光驱动芯片，驱动一款10.1寸的LCD屏，背光规格为7S4P,WLED.电路图如下图。
目前发现的问题是SW信号的上升沿和下降沿都有铃振。
虽然DCDC电路的SW信号或多或少的都有铃振的现象，但是这个震荡不知道为什么被耦合到地线上了
下图中的黄色信号为地平面上的干扰波形，由于示波器两个通道共地的缘故，这个干扰的幅度被增强到了3V多的Vpp，实际单独测量地平面的话，只有200mV左右的Vpp。
将SW信号放大后波形如下图
该电路的Layout如下图
补充说明：
1.我开始是怀疑电感的选取不当，曾经换过6.8uH/3A和15uH/5A的电感，但是铃振情况未见明显改善。
2.我也尝试用外部直流电源供电给该芯片，发现从2.3V左右该芯片开始工作，到3V时候，SW波形的频率稳定，占空比稳定，且只有上升沿有铃振，下降沿则没有；然后随着供电电压的提升，上升沿的铃振幅度增大，下降沿也逐步出现铃振，且SW的频率开始变化，占空比也开始变化，表现为示波器上的波形边沿开始抖动。
3.我曾经在另外一款产品用该芯片给另外一款7S2P的LCD驱动背光，两款产品的电路很近似（除了限流电阻的阻值略有调整），且LAYOUT布局也几乎一样，虽然SW信号没有测试，但是肯定地平面或者其他电源上没有捕捉到如此大的纹波。也就是说之前的板子上，即使SW有铃振，也没有耦合到地平面上，而这款产品不知道为什么被耦合到地平面了。
4.MP1488的spec上，对这款产品的介绍都是3S的LED阵列，最多9P；但是它的最大输出是25V，7S的LED电压需求在21V到22V之间，我认为在合理范围内才选的这颗芯片。
问题点：
1.如何调整电路元件取值来抑制铃振？虽然RC Snubber电路可以吸收铃振，但是代价是输出效率下降，所以不是我认为的最好解决途径。
2.如果这个铃振是由于器件寄生电感电容造成的，也就是基本无解的话？那该如何检查这个铃振是如何耦合到地平面的？
二极管下面飞一个电容到地，或者C338拆过去，5脚只是一个检测脚，输出电容放这里没意义
C336飞一根粗点的线到2脚，或者芯片左边的铺铜，升压转换器要求输入回路面积最小，你这看起来挺差 我觉得原因是楼主测量SW的方法有问题。电源波形怎么测，参考TI很多评估板的说明。 Divingbear 发表于 2018-6-27 17:32
调整过后，SW上的铃振确实略有改善。
测量地平面上的纹波，从200mV左右降低到100mV左右了。
还没有根除， ...
说明你的问题就是出在layout上，要想根除，重新布板。
升压电路重要的回路是电感之后：SW脚，二极管，IC地之间这一面积最小化，优先布局这几个，然后其它的要求低一些。
我会把C336,C338二极管都放到IC 的GND那一边，也就是你目前PCB的上边，二极管输出向上，IC的VCC就近放C337。同时与C338预留一个并联10n或0.1uF电容的位置，留着调试用 C338不直接加到D5输出的线上，而是加到通过过孔接DCDC的OV脚上中间有2次过孔，C338的效果大打折扣。基本上对降低输出的纹波没多少效果了。而且陶瓷电容随着电压的增加，容量下降很快，2.2uF在你的应用上实际容量1uF都不知道有没有。你在D5输出上并个2个10uF，上面楼主已经并过电容了是多大的？每次增加1个看对你的测试结果有没有影响，没一次根除没关系，调试的时候看方法有没有效果更重要，最大的效果是怎样的这样心里有底。我对D5输出没直接并电容感到吃惊，你D5输出又不是没地方放电容，干嘛打过孔后到芯片的OV脚再并电容？ 图呢 看看原理图和PCB 不知道什么原因，刚才的图没有显示出来，现在已经补发了。 我怎么感觉很正常呢！！！{:lol:} 试试U20的1-2脚间加RC消振 passage110 发表于 2018-6-27 13:48
我怎么感觉很正常呢！！！
我知道有铃振很正常，我的关注点这铃振怎么耦合到地平面上的。
目前我测试所有的电平，甚至直接测地线，上边都有200mV左右的纹波。
如果我不能抑制这个铃振，就要考虑怎么隔断这个耦合路径。
最终的目的是抑制全板纹波的幅度。 voild 发表于 2018-6-27 14:03
试试U20的1-2脚间加RC消振
RC snubber电路会降低电源输出效率的，
而我主要目的是让这个纹波不要耦合到地，或者耦合过去的幅度不要那么强。 DC-DC芯片由于MOS管的开关动作，都会有振铃现象，特别是大电流输出时，SW我没关注过，但电源和地肯定是有的，振铃是高频信号，最终会形成高频共模干扰，EMC的元凶，我采用的方法是在靠近ic的MOS管的电源或地串磁珠，破坏这种振铃，但也只是改善而无法侧底消除 neqee 发表于 2018-6-27 14:24
DC-DC芯片由于MOS管的开关动作，都会有振铃现象，特别是大电流输出时，SW我没关注过，但电源和地肯定是有的 ...
现在的电路设计中，会大量应用DCDC，所以铃振是不可避免的，只能说改善或者抑制。
但是在地上串磁珠，总觉得会划分出各种地出来，然后整个地平面会被割裂成各种小块儿，然后通过电容电阻磁珠来连接，到头来供电回路的路径就会非常绕。
总觉得这样不是一个非常好的解决方案啊。 20061002838 发表于 2018-6-27 14:35
二极管下面飞一个电容到地，或者C338拆过去，5脚只是一个检测脚，输出电容放这里没意义
C336飞一根粗点的线 ...
你说的二极管下面是指电容和二极管之间的位置，也就是1脚位置吗？
C338那个2.2uF的电容是公版电路图推荐的，没有明确说明是做什么用的，我的理解就是一般的储能电容。
另外C336我短一根线到IC的第二脚，我会尝试一下。
不过这个板子的GND主要是第一层打过孔到第二层，第二层是一个完整的地平面，
如果过孔的寄生电容电感不过分的话，输入电源的回流路径应该不是主要问题。
TOP层的,白色高亮的GND平面，有显示出过孔
第二层是一个完整的GND平面。
Divingbear 发表于 2018-6-27 14:18
RC snubber电路会降低电源输出效率的，
而我主要目的是让这个纹波不要耦合到地，或者耦合过去的幅度不要 ...
RC并在D5两端也是可以的 Divingbear 发表于 2018-6-27 15:03
你说的二极管下面是指电容和二极管之间的位置，也就是1脚位置吗？
C338那个2.2uF的电容是公版电路图推荐 ...
C338 挪到D5阴极下面
C338是储能电容没错，问题是你放的位置不对
如果是我的话，我会把输出电容横着放，左边那两条线通过过孔走到其它层 20061002838 发表于 2018-6-27 14:35
二极管下面飞一个电容到地，或者C338拆过去，5脚只是一个检测脚，输出电容放这里没意义
C336飞一根粗点的线 ...
C338不能拆，拆掉后，芯片无法工作。
始终输出5V，即输入电压。 20061002838 发表于 2018-6-27 15:22
C338 挪到D5阴极下面
C338是储能电容没错，问题是你放的位置不对
如果是我的话，我会把输出电容横着放， ...
明白你的意思了，
这个电容不太好移动，我尝试用短粗的线把它们飞起来看看。 Divingbear 发表于 2018-6-27 15:38
明白你的意思了，
这个电容不太好移动，我尝试用短粗的线把它们飞起来看看。 ...
二极管下面刮开铜皮，飞一个电容 测量方法或者没有那么精确，因为不是最短回路。
但是纹波是确确实实存在的。 20061002838 发表于 2018-6-27 15:41
二极管下面刮开铜皮，飞一个电容
调整过后，SW上的铃振确实略有改善。
测量地平面上的纹波，从200mV左右降低到100mV左右了。
还没有根除，还得再看看。 应该是测量问题+1 Divingbear 发表于 2018-6-27 17:30
测量方法或者没有那么精确，因为不是最短回路。
但是纹波是确确实实存在的。 ...
你错了，错误的测量方法测出来的波形根本不可信。
从你的波形一个通道对另外一个通道造成那么大的干扰我就知道，你还得从头学习如何使用示波器。 这是无法消除的，只要芯片工作正常，就OK。当然振铃的大小还跟你的测试方式有关系，探头换个方向都有影响，特别是地的位置不同波形也不同。 不知道是不是有人测试过没有振铃的波形，反正我没遇见过没振铃的波形。至于EMC问题的话，就加磁珠电容之类的，使得振铃频率分散等等，但是，一定是无法消除的。这是物理知识，不解释了！！！ 主要这芯片集成FET没法加门控电阻减缓开关速度，SW输出要不试试加TVS管抑制一下过冲和下冲的尖峰。 之前也碰到过DCDC的振铃干扰到地的情况，重新layout之后有改善，从那之后，再也没轻视过这一块的布局，稍微不注意就要出大问题 hugohehuan 发表于 2018-6-27 21:19
你错了，错误的测量方法测出来的波形根本不可信。
从你的波形一个通道对另外一个通道造成那么大的干扰我 ...
你提到的的TI的相关的测量方法，有没有文档或者关键字，我去查查学习一下。
colinzhao 发表于 2018-6-27 22:58
不知道是不是有人测试过没有振铃的波形，反正我没遇见过没振铃的波形。至于EMC问题的话，就加磁珠电容之类 ...
我明白的。所以我说的一直都是抑制，没有说要消除。
如果能找到这个铃振的耦合路径是最理想的。
我目前苦恼的就是，整个地平面上（我示波器的接地夹子和探针接在同一个点上），都能在示波器上捕捉到将近200mV的纹波。
这个纹波略大，因测试的标准来看，是无法接受的，另外地平面都有这么大的纹波，我测什么信号都会被它干扰啊。
比如MIC的音频信号，本来就只有几百豪伏，再叠加这么个噪声......
地平面上的纹波波形
hailing 发表于 2018-6-28 09:57
C338不直接加到D5输出的线上，而是加到通过过孔接DCDC的OV脚上中间有2次过孔，C338的效果大打折扣。基本上 ...
C338不直接加到D5输出的线上，而是加到通过过孔接DCDC的OV脚上中间有2次过孔，C338的效果大打折扣。基本上对降低输出的纹波没多少效果了。而且陶瓷电容随着电压的增加，容量下降很快，2.2uF在你的应用上实际容量1uF都不知道有没有。你在D5输出上并个2个10uF，上面楼主已经并过电容了是多大的？每次增加1个看对你的测试结果有没有影响，没一次根除没关系，调试的时候看方法有没有效果更重要，最大的效果是怎样的这样心里有底。我对D5输出没直接并电容感到吃惊，你D5输出又不是没地方放电容，干嘛打过孔后到芯片的OV脚再并电容？
谢谢这位朋友的指正。
看来大家的分析结果多是指向了C338这个电容的Layout上。
另外之前有HD12的莫友也提到过C338的位置，我调整过后，纹波确实有所改善
准备按照你说的再增大一下容值，毕竟公版电路是按照3S的电压值（约9V多）计算容值的，而实际应用中我是用在7S的LED阵列上的。
还有hugohehuan朋友也提到我的测试方法不科学，我也会从新测一下看看。
多谢大家的意见。 本帖最后由 Divingbear 于 2018-6-28 14:18 编辑
hailing 发表于 2018-6-28 09:57
C338不直接加到D5输出的线上，而是加到通过过孔接DCDC的OV脚上中间有2次过孔，C338的效果大打折扣。基本上 ...
感谢大家的指点，问题已经解决了。
此铃振耦合到地主要原因是Laout的问题，C338的摆放位置造成回流路径加大，且设计照搬公版，没有考虑到公版的设计方案为3S而我们实际使用的7S的LED，造成输出电压从9V调高到21V，相应的输出电容的容量下降。
根据20061002838朋友的指点，将C338移到D5的阴极直接到地
同时将LEDP从D5阴极到U20.5(OV引脚）的走线割断，避免其经过电感下面受到干扰）然后飞线连过去。
测量不用接地线了，换成金属接地线圈
根据hailing朋友的建议，在又并了一个2.2uF/50V的电容后，SW的下降沿铃振消失，上升沿铃振幅度也减小到2V左右。
将SW波形放大，可以看到上升沿的铃振目前只有一个Ripple，后续的震荡基本消失。
而测量地线上的纹波，不到20mV
此时换回原来的接地线，再次测量地线纹波，约有70mV，说明hugohehuan朋友说的测量方法不正确是对的。
祝贺LZ解决问题
这个例子很生动
OV脚飞线应该是没必要的，第二层不是地层吗。
如果没有增加电容的话，能改善多少，用正确的测量方法。还有C338耐压是50V，材质是什么，不同材质，不同封装电压系数也不一样的
https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5527
电路板这么空旷，布局的改善空间很大，LS坛友推荐的，输出电容和二极管放芯片上面；输入电容放在 芯片下面，做到输入和输出回路面积最小 20061002838 发表于 2018-6-28 15:06
祝贺LZ解决问题
这个例子很生动
谢谢这位朋友。
飞线只是我多想了，测试证明确实没有用处。
之前一直使用普通的接地线，夹在地线上，如果不改动C338的位置的话，单独测量地平面，纹波约有150到200mV之间。
改动C338的位置后，纹波约为100mV到120mV左右
在相同位置并联一个2.2uF/50V的电容后，使用普通接地线测得地平面的纹波约为70mV，
如果换用之前回复中的那种金属线圈接地的话，纹波小于20mV.
使用的电容型号为Yageo的CC0603KRX5R9BB225，规格为 2.2uF,10%,50V,0603,X5R
其直流偏置和容值变化的曲线如下图：可以看到在20V的直流偏置电压下，其容值变化超过原容值的80%。也就是说只有0.44uF的样子了。而MP1488的spec中提到至少要求1uF的输出电容。
本帖最后由 yhg-cad 于 2018-7-3 15:46 编辑
一般是LAYOUT问题，要么就只能加RC。C338是要靠近屏接口那边，而不是靠背光ICMP1488这边。 这个贴子很不错，学习。 很实用的案例，学习了。 好经典
那个环形接地的零件是自制的？示波器的探头包里没有这种东西啊 Divingbear 发表于 2018-6-28 11:50
C338不直接加到D5输出的线上，而是加到通过过孔接DCDC的OV脚上中间有2次过孔，C338的效果大打折扣。基本 ...
说的3S和7S是什么意思。不是很明白。是不是说灯是三串，还是7串啊。 经典案例，学习了 本帖最后由 myxiaonia 于 2018-8-4 10:51 编辑
出现振铃，表示lcr电路出现欠阻尼现象，按照lcr暂态分析调整参数喽
因为r是等效电阻，所以就是调整l和c的参数 好帖子。 yhg-cad 发表于 2018-8-4 01:04
说的3S和7S是什么意思。不是很明白。是不是说灯是三串，还是7串啊。
3S和7S是3串和7串的意思。
公版电路中的设计是3S7P的LED阵列，及3串7并的，供电电压约9V,电流输出约150mA。
而我们实际使用的是LED屏幕背光，为7S2P的白光阵列，7串2并，供电电压高达21～22V，而电流约为40mA
haizheng4 发表于 2018-7-12 15:26
好经典
那个环形接地的零件是自制的？示波器的探头包里没有这种东西啊
那个接地环不是自制的，我们买的是德（原安捷伦）的示波器，每个探头的配件里面有两个这样的接地环。 很好的帖子，学习了。 有始有终值的参考，GOOD 感觉布线布局不合理，而且测量方法也有很重要 这个贴子很不错，学习 C338放到DCDC的5脚是错的，5脚只是OVP过压保护脚。C338要放在２极管后面
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