雙電源并用問題與解決方案

在集成度越來越高的電子產(chǎn)品上，往往同一塊電路板上會設(shè)計多路、多種電源以供不同的需求使用。組合使用不同電源的話，電源之間難免會出現(xiàn)相互影響的情況。本文選擇一種情況進(jìn)行分析并提供參考解決方案。

雙電源并用問題

曾經(jīng)有客戶在電源模塊應(yīng)用過程中出現(xiàn)過這樣的應(yīng)用場景，如下圖1所示?？蛻羰褂脙陕冯娫唇o后端電路進(jìn)行供電，要求在不斷電的情況下切換輸入電源，此過程中發(fā)現(xiàn)后端電路會出現(xiàn)損壞。對各個節(jié)點波形進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，在給DC-DC模塊進(jìn)行上電的時候，模塊輸出端會產(chǎn)生一個13.12V的尖峰電壓，當(dāng)尖峰電壓超過了后端電路的承受電壓13V，就會導(dǎo)致后端電路損壞。

圖1 客戶的應(yīng)用電路圖

雙電源并用問題分析

對客戶板子使用雙電源切換的情況進(jìn)行了了解，客戶在使用過程中是先通過TYPEC接口進(jìn)行供電，然后再給DC-DC模塊進(jìn)行上電建立穩(wěn)定的12V電源后，切換為由DC-DC模塊進(jìn)行供電。對客戶電路進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，在通過適配器進(jìn)行供電時，適配器的12V電壓會同時連接到DC-DC模塊的輸出端上。出現(xiàn)此情況原因可能是因為適配器的12V電壓加到DC-DC模塊輸出端上，破壞了DC-DC模塊的反饋環(huán)路信號，導(dǎo)致DC-DC模塊輸出電壓出現(xiàn)尖峰，從而損壞了后端電路。通過對比驗證在有無適配器供電時的DC-DC模塊起機(jī)波形，驗證我們的分析是正確的。對比波形如下圖2、圖3。

圖2 先接入適配器供電后起機(jī)輸出電壓波形

圖3 直接起機(jī)輸出電壓波形

雙電源并用問題解決方案

這個問題可以從源頭或傳播途徑上去解決：從源頭解決需要隔絕適配器電壓對DC-DC模塊的影響；從傳播途徑解決則需要將DC-DC模塊產(chǎn)生的尖峰電壓消除掉。

在DC-DC模塊輸出端增加一個二極管，以隔絕適配器電壓的影響，如圖4；

在后端負(fù)載電路前增加一個穩(wěn)壓二極管，將超出承受范圍的電壓尖峰消除掉，如圖5。

圖4 增加二極管電路

圖5 增加穩(wěn)壓管電路

雙電源并用問題解決方案驗證結(jié)果

以上兩種方案驗證結(jié)果如圖6、圖7所示。在DC-DC模塊輸出端增加一個二極管能夠完全隔絕適配器電壓對模塊環(huán)路的影響，DC-DC模塊在上電的時候完全沒有產(chǎn)生尖峰電壓。但是由于二極管存在的壓降問題，使得DC-DC模塊對后端電路的電壓下降。在后端電路之前增加一個穩(wěn)壓二極管以消除掉產(chǎn)生的尖峰電壓，能夠看出來是有效果的，尖峰電壓備壓制到了12.4V ，已經(jīng)小于后端最大承受電壓，對此電路是有明顯效果的。如果后端電路對于電壓范圍要求不是特別嚴(yán)格，選擇在DC-DC模塊輸出端增加一個二極管能后更快捷的解決問題；如果電壓要求嚴(yán)格的話推薦在后端電路之前接入穩(wěn)壓管更適合。

圖6 增加二極管起機(jī)輸出電壓波形

圖7 增加穩(wěn)壓管起機(jī)輸出電壓波形