Boost升压电路调试

背景：

项目用到了一款升压电路，将12V升压到32V，电流要求有12A，最大18A。

设计的方案是使用Boost Controller + 外置MOS来实现。

选定的Controller芯片为Maxim的MAX25203。

问题：

回板后进行调试，在不使能芯片EN的时候，可以测到Vout端有12V的电压，这个电压是输入电压经过NMOS的体管漏过来的，符合预期，同时也说明没有短路等异常。

但当把芯片的EN拉高后，输入端的12V电源便直接被拽下来了。此时输出端是空载的，输入12V的电源使用的是稳压电源，限流10A，电压被拽到约4V左右，此时的输出端还是有电压的！只不过不是预期的32V，而是一个20多V波动的值。

算下来整板消耗了大概40W的功率，这…怎么看也不像是一个空载的Boost电源应该具有的正常功耗，而且输入电源已经过流保护，很明显电路不正常，出问题了。

这么大的电流必定是回到了GND上，而回到GND的路径似乎只有MOS，事实也证实了猜测，因为发热源就是MOS，而且MOS的下管比较热。

测试：

最开始也有比较怀疑的几个点，但都一一被推翻了：

1、芯片自身问题，因为当时做SMT时没有申请到样片，而是从中发抓的现货，不确定是不是芯片的问题，其实这个方向我们不太怀疑，因为不止一块板子出现这种情况，都出问题而且现象相同，就不像是个别芯片自身体质的问题了。后来找Maxim原厂申请到了芯片，替换上做了验证，还是同样的问题，这个原因可以排除。

2、电路原理图设计问题，普遍性的问题出现，问题可能出现在设计端，原理图设计出错是很有可能的，为了排除这个问题，我们又将自己的电路图与Demo板的电路图进行了对比，一个pin一个pin的对比，其中也包括了symbol和footprint的检查，没有发现什么问题。

不过区别也有，比如芯片有一个PGATE引脚，用来控制一个外置的PMOS，手册上说若是不使用，可以接地，但是我们的设计里面直接将他悬空了。因为当时我们设计的时候发现它就是一个输出的功能，怎么使用似乎并不会影响到芯片的逻辑，因此就悬空处理了。

为了验证是不是这个问题，我们进行了飞线操作，从这个QFN芯片的引脚处飞了一根漆包线，连接GND上（焊接有点难啊），结果肯定还是不行的，这个不是引起异常的根本原因。

在过程中，我们还发现了芯片手册上的一个bug，电流回采的CS2P和CS2N接反了（当然我们还飞线改成这种反着的，结果自然还是会出问题）。

3、layout问题，既然从原理上没有发现什么问题，那么会不会是layout有问题，MOS的控制线被干扰了？一番查找，发现四颗MOS的控制线是并行着走在了一起，这个确实不好，会有干扰。但到底是不是它的问题，我们又做了验证，断开串接的0Ω电阻，直接飞线，将这四个控制线接到Gate级上，结果还是一样，而且没有什么改善的趋势，看来这个也不是根本原因。

其他的地方就没有发现什么问题了。目前没有证据证明是layout的问题。

4、软件问题，会不会是软件呢，因为这个芯片是有IIC接口的，是有什么东西需要IIC配置一下后才能正常工作嘛，仔细阅读手册后，这个假设也不成立，因为芯片只有EN拉高之后才能使用IIC接口，而EN一拉高就已经“弱短路”了，软件根本没有机会参与，因此和软件没关系。

5、电感选型问题，会不会选型有问题呢，大电流经过MOS管回到GND，这中间电感似乎没有起到阻碍电流的作用啊，下管一开，输入直接短地？难道电感饱和了吗，查看电感的参数，3.3uH，最大可以通过26A的电流，直流DRC3.3mΩ，理论电流很大，没啥问题啊。

后来我们还怀疑是不是感值选小了，于是试了4.7uH、10uH、22uH，但是都不太行，最终也是暂时排除了电感的问题。

6、MOS选型问题，这才是正解，其实一开始我们就有怀疑过MOS有问题，但是实测过MOS的Vgs电压，电压值确实大于MOS的开启电压（1.7V），所以MOS是可以充分导通的，因此就没有再把精力放在它的身上，直到后面拿到了Maxim的EVM板，将板子测试了个遍，最终决定更换它的MOS管到我们的板子上，才惊奇得发现电路可以正常跑起来了，输出电压32V正常了。

分析原因：

经过对比，发现了EVM板和我们板子上的MOS的区别，我们最开始选用的是一种逻辑电平的MOS，Vgsth电压在1.7V左右，而EVM板上的MOS是一种功率MOS，开启电压大概在3V左右。

因此在上下管开启、关闭的交界处，可能会让MOS的上下管出现同时导通的情况，导致输出端直接对地短路，电容上存储的能力被释放，下个时刻电感又继续给这些电容充电，最终导致了输入端呈现了一种类似短路的状态。如下图为异常和正常状态的上下管Gata级波形。

其实就是因为MOS管选型不好，导致了死区控制有问题，Boost不像Buck一样，出现了上下管短路大概率烧MOS，这个是通过MOS放电，导致输入被拉下来。

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