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【羅姆評估板】待機功耗極低的電池供電DC-DC實用性分析

小小電路板上周就收到了。

先展示下收到的狀態,好大一個盒子,里邊一張薄薄的黑色塑料袋,包著一個火柴盒大小的電路板,

該說它是過度包裝呢?還是顯示了認真負責的日本包裝業的工匠精神?

這個是正面,多層板,具體幾層?估計是4層的。

這個背面,下半截那么大面積空著,就為了給超薄電池做支撐物。有點浪費空間了。

看看側面,電池都隱形一樣。能看見的就短路口比較高。

收到后初步測量了電池電壓,3.622V。看來沒怎么用過。 本著認真玩的心態,先按引腳說明給電池充電,輸入5V電壓,開始充電,紅燈亮。 這里為了方便測試,焊接了引出針。

電流顯示0.014A,用精度一個毫安的鉗形表卡也是14毫安。

對充電電流進行精確測量也沒多大意義,于是慢慢等了倆小時,燈滅了。這時候電流在1毫安,之后又持續充了3小時,直到不再有顯示的電流值。 充滿電后測量電壓為4.150V。板子處于待機狀態,靜置一周看看電壓會是多少。 在一周以后的今天,開始測試各項功能。 首先測電池電壓,4.142V,相比剛充滿時候的4.150V少了一點,但也不是啥大問題。電池的特性使它不能一直維持最高電壓。 再測試輸出,把短路帽的EN口接H。萬用表測量輸出有1.8049V, 下圖為示波器測量,示波器的電壓顯示只能參考,不能當真。 在輸出端空載的時候發現有斜坡,雖然不明顯,但我還是想搞明白為啥是斜坡。

用交流耦合,信號幅度為大約13毫伏的微弱脈沖,頻率也非常低,平均5秒觀測到一次。 這個紋波就是空載時候,DC-DC電壓輸出的第一個BUG。如果稍微帶點負載,用100K電阻接上,馬上就平平的一條線了。

此時順便測量下PG引腳的波形:示波器測量是400毫伏左右,萬用表測量是1.390V直流。

這里是正弦波?

交流耦合,放大再看看:交流幅度66毫伏,頻率49.963赫茲,可以肯定這不是市電耦合進去的,神奇不?板子哪都沒接。但是這個波形帶載后會消失。PG腳是直流電平。

為了測試DC-DC部分的輸出效率,在輸出端帶載51歐電阻,電壓穩定。

放電測試需要時間,在等待的時候,測試了下輸出電感前端的波形。

電感頻率顯示為247KHz,上升和下降時間均在5納秒以內??梢娦酒瑑炔康腗OS速度非常的快速。 按這個反應速度,頻率提高到1M都是可以的。 放大一個波來看看,上下都很規矩。尖峰很微弱,后面振蕩頻率為1.224M赫茲。

帶載后的電池電壓一下就降到了4.00V。 PG電壓1.390V穩定??蛰d時PG有50赫茲的正弦波,不知道這個正弦波信號是有意為之還是另一個BUG。 70分鐘后,電壓3.158V。 3.140V時保護,關閉輸出,此時工作75分鐘。 計算了下,釋放出79.3毫安時電量。電池若為100毫安時,則轉換后輸出效率大約是79.3%。作為一個低壓輸出的DC-DC,這個粗測的效率已經足夠好了。 接下來測試EN腳的開關速度,在不止一次的測試中發現了這個波形: 從EN為H后,輸出1.8V,為了減少探頭對電壓的影響,這時候是空載,探頭是10倍,忘記設置了,導致電壓顯示為10倍的輸出電壓,不用疑惑,我的錯。 這時候發現大約有3秒的時間是處于異常狀態的,3秒以后才輸出正常的1.8V。 多次測試,抓到的這次波形是時間持續最長的。其他時候雖然短,但都有這個異常。這或許是發現的第三個BUG。

波形放大來看看,發現啥奇怪的東西了沒?頻率為50赫茲,占空比接近50%,大家來說說這是啥狀態?

截止目前,奇奇怪怪的BUG已經出現了三個。

接下來,不用示波器測試,因為探頭會引入1M的電阻負載,使輸出并不為空載。 為了測試“絕對空載”時的電壓,我只用一只輸入阻抗為20M的萬用表。 接下來的測試會更神奇: 在輸出懸空時,EN腳接H,此時會輸出一個接近3.3V的電壓,這個電壓用示波器測不到,因為示波器探頭的阻抗太小了。當用表筆測量的時候,這個電壓會因表筆的20M內阻而逐步減小,從3.3V直至1.800V。

事實證明:在純空載的時候,輸出電壓可能會達到電池電壓,這是否是第四個BUG?

今天的測試到此為止,過幾天空了再繼續測試下那兩個神奇的50赫茲是哪來的。

總體上看,雖然發現很多奇怪的地方,但待機功耗無疑是真的高,放了一周,電壓只是毫伏級別的降低,由于時間不允許我放幾年,但這也足以說明待機能力的強悍。

可惜我的所有示波器探頭都只有10M的最高阻抗,沒法測試到空載下通電后輸出的直流電壓。這是個遺憾,很大的遺憾。

朋友們有什么想知道的,想問的,想讓我測試的,盡量跟帖哦,我會抽時間滿足大家的愿望,詳細測試這塊待機功耗非常小的DC-DC電源.

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雅兄
LV.5
2
2022-07-02 08:48

PG應該是開漏的,相當于懸空

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2022-07-03 23:09
@雅兄
PG應該是開漏的,相當于懸空

原理圖上并沒有給出芯片內部的結構,看不到PG腳在芯片內部是如何工作的。

但從PG引腳的功能上可以看的出來,在啟動之前,PG是低電平,低于0.3V的。

當啟動腳接H的時候,PG就由一個上拉電阻拉高至輸出電壓。

所以,PG腳只能是在0---輸出,二選一,而不可能是懸空的樣子。

除非我這塊板子是壞的,也不排除PG腳的上拉電阻損壞。

明天再去測試下。謝謝雅兄提醒!

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#回復內容已被刪除#
4
2022-07-23 16:51
@雅兄
PG應該是開漏的,相當于懸空

最近又抽空測試了PG腳是否懸空的問題。

事實證明即使在關閉狀態下,PG都是被拉低,或者是隨時保持對地的泄放,因為PG到地的電阻并不是固定值。

后來在反復測試中,發現如果手觸摸到使能腳,輸出就會有一個50赫茲的穩定跳動狀態。

而這個PG也是根據輸出的跳動,而顯示出同頻率的跳動,所以就有了我上面測試到的50赫茲正弦波。

看來這個芯片還是有BUG的。PG并不能代表真的是輸出OK,只能用來顯示輸出是否有電壓,O不OK的,這個PG腳就是個廢柴。

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2022-07-30 01:35

突然發現廠家是有意設置為50赫茲的,

這本來是使能端不穩定的時候,電源反復嘗試啟動的一個過程。

但設計為50赫茲就可以讓很多工程師以為是市電感應或串擾,不會去找芯片的BUG。

完美的用一個謊言去掩蓋了一個BUG。

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ffqqcc
LV.2
7
2022-08-13 16:06

沒有下文了??

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雅兄
LV.5
8
2022-08-14 10:59
@tanb006
突然發現廠家是有意設置為50赫茲的,這本來是使能端不穩定的時候,電源反復嘗試啟動的一個過程。但設計為50赫茲就可以讓很多工程師以為是市電感應或串擾,不會去找芯片的BUG。完美的用一個謊言去掩蓋了一個BUG。

不可能

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雅兄
LV.5
9
2022-08-14 10:59
@tanb006
突然發現廠家是有意設置為50赫茲的,這本來是使能端不穩定的時候,電源反復嘗試啟動的一個過程。但設計為50赫茲就可以讓很多工程師以為是市電感應或串擾,不會去找芯片的BUG。完美的用一個謊言去掩蓋了一個BUG。

你放心吧,不可能

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2022-08-17 23:41
@雅兄
你放心吧,不可能

這只是我的一個猜測。至于是不是,各人都有見解。

我更希望聽到官方關于這個50HZ的設計是出于何種用意,為啥不是30-100赫茲的?

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2022-12-12 22:31

啥時更新,等待

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