又出事了!电源加了个磁珠,启动异常

发布时间:2025-01-15 15:02:33  
摘要
在磁珠选型中,很多人以为磁珠的额定电流是就是电路的额定电流,其实应该是电路的额定最大电流,同时还应该考虑降额。

问题描述

之前做的产品,为了能够通过EMC测试,在电源的输入端增加了一个磁珠,产品的额定功耗为8W,输入电压为DC9~28V,最低输入电压9V时理论电流为0.9A,我们选择的磁珠型号为MBW2012-601,额定电流为1.2A。按照公司的降额标准是可以满足的。

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图1:磁珠型号选择
实际测试过程中,使用最低的9V输入电压时,电源无法正常启动,在反复的震荡,如图2.

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图2:实际的电源输出波形

原因分析

经过逐级排查,首先发现电源芯片2430的输入引脚VIN电压在不断跳变,最低达到了5V,往前排查VIN的前端是磁珠,排查发现,上电瞬间,磁珠有3V~5V的压降。由于产品上用到了超级电容以及接470uF以上的电解电容,上电瞬间电流很大,使用示波器的电流档测量,发现上电瞬间有3A左右的电流,此时瞬间电流已经远超磁珠的额定电流。同时由于对vin电源的电流突增,外部开关电源的纹波突然增加,Vin电源其实不能算是纯净的直流电源,对于磁珠来说,频率增加,其阻抗也会增加。同时,由于电流超过额定值,导致磁珠的磁饱和,磁珠的温度升高,阻抗进一步增加。

解决方案

上述案例,主要的原因就是磁珠的选型的额定电流不合适,没有考虑大电容上电瞬间的大电流需求。
解决的方案主要是更换额定电流更大的磁珠,经过验证,我们选择了额定电流为3A,600Ω@100mhz的磁珠。经过实测,上电瞬间压降最高为2V左右,正常工作后压降为0.1V左右。

总结

关于磁珠的阻抗,本次经验得出有以下几个总结:
磁珠的额定电流,其实是电路的最大电流,尤其用在电源端口的时候,要考虑上电瞬间的电流太大,导致的磁珠压降很多。
超过额定电流以后,会导致磁珠磁饱和,磁珠温度升高,进一步加剧磁珠的直流阻抗增加,导致压降增高。
磁珠规格书上写的直流阻抗都很小,其实要在纹波电压非常小的直流电基础上测试到的,例如电池供电,但实际上很多产品使用外置的开关电源无法做到,因此都会有几百K主波,以及几Mhz的谐波,实际上磁珠的阻抗比规格书上的直流阻抗大很多。
用在电源端口的磁珠,建议做3个措施:第一,电源增加缓启动,减少上电瞬间冲击电流,避免超规格和磁饱和;第二,电源端口的磁珠额定电流,可以按照产品最大工作电流的2~3倍选型。第三,封装尽量选择大一点,因为电流和封装基本都是正比,万一不合适不用修改PCB。

文章来源于:电子工程师笔记    原文链接
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