[原创]DC-DC输出端加电压会烧毁

Posted 2020-08-25 博乐Bar

 

在调试智能钥匙连续开锁出现故障的问题排查过程中，为了对比模拟开关TS5A3166对于开锁数据通信的影响，尝试短接模拟开关的输入输出脚，未曾想乌龙了一把，错把DC-DC芯片输入输出短接了（两者都是SOT23-5封装）。

接下来一上电发现直流电源出现短路提示，意识到电源系统短路了。DC-DC部分电路如下图。

那么问题来了，DC-DC输入输出连在一起，换句话说就是DC-DC输出端加电压，为什么会造成电源芯片烧毁呢？

如上问题要从DC-DC芯片的内部结构说起，如下图所示为TI公司DC-DC转换器TPS562201(http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/tps562201.pdf)内部结构框图。可以看出该电源芯片输出端SW为两个功率管，当在输出端SW引脚加上电压（输入VIN悬空的情况下），如下圈出的功率MOS管会受到反向电压。而功率管的正向耐压至少到几十伏，反向耐压只有5V以下，所以在输出脚增加电压容易造成输出端口的功率管烧毁，造成电源系统短路。

这里列举常用的NPN型三极管9013说明问题，从如下表格可以看出发射极到基极击穿电压只有5V，其他的三极管以及MOS管都是类似的，反向耐压很小。

其他厂商的DC-DC转换器也是同样的道理，这里以XL1509（http://www.docin.com/p-773783557.html）为例简单说明下。其内部结构框图如下，同样的可看到输出端有一颗功率管，显然在其输出端增加电压会导致内部功率管烧毁。

其实不仅仅是DC-DC芯片输出端加电压会烧毁芯片，其他电源转换器也会有类似的问题。例如LM7812这类三端稳压器，在输出端加电压同样会造成芯片烧毁。如下图为LM7812内部结构框图，同样的可以看到输出端是有一个晶体管的，如果在输出端增加电压，就造成了晶体管承受了反向电压而烧毁，最终致使芯片功能不正常。

最后建议，设计DC-DC电源转换电路时，要注意增加对于输出端的保护。如果对于压降要求不是很严格，可以再DC-DC输出端串联一个二极管，防止方向电压造成器件损坏。

参考资料：

1、LM7812手册： http://wenku.baidu.com/view/7103d93610661ed9ad51f32b.html?re=view

2、XL1509手册：http://www.docin.com/p-773783557.html