开关电源开环调试的重要性

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,在进入闭环调试前进行**开环测试(Open-loop Debug)**是非常关键的一步,它不仅有助于验证电路拓扑和硬件连线是否正确,还能大幅降低后续闭环调试时的风险(如震荡、过流、烧管)。下面我详细说明 DC-DC开环调试的重要性、目标、步骤以及以LT8708为例的关键要点

  开环调试是指在控制环未闭合(反馈未接入控制芯片)的情况下,使用外部信号或电位器人为控制占空比或电压指令,观察系统的电气特性与响应。

主要目的:

  1. 验证功率通道是否正常工作
    包括驱动信号是否正常、MOS管是否导通、功率级拓扑是否正确(如Buck、Boost或双向拓扑)。

  2. 验证电流检测和保护电路
    检查电流采样方向、放大比例、过流保护触发是否正常。

  3. 确认驱动器与电源通道匹配
    包括驱动电压幅度、死区时间是否合适,防止交叉导通。

  4. 防止闭环时意外振荡或损坏
    若反馈极性接反或补偿网络设计不当,闭环启动容易瞬间失控。开环先验证有助于避免此类风险。

  5. 测试效率与开关波形
    可通过手动调节占空比,测量效率、波形形态、开关损耗等指标。


⚙️ 二、开环调试的基本步骤

步骤 1:检查硬件连接与供电

  • 确认输入电源、电流采样、电压采样极性正确。

  • 用万用表测量关键节点电压(VIN、VCC、DRV、SW、GND)

  • 确保MOSFET栅极驱动未短路、无反向接线。

步骤 2:禁用反馈环路

  • 将控制器的反馈脚(如 LT8708 的 FB、ITH)通过固定电位或外部电阻分压固定。

  • 让系统工作在人为控制占空比或控制电压的状态。

  • 方法A(外接信号):使用函数发生器,直接给开关管的驱动端(或PWM芯片的输入)注入一个固定低占空比(例如 5%-10%)、频率正确的PWM波形。

    方法B(修改参考):在断开的反馈点,通过两个电阻分压,给控制芯片的反馈引脚提供一个固定的、模拟输出电压正常的假电压,欺骗芯片让它输出一个固定的低占空比。

步骤 3:施加小信号调节

  • 用可调电压源(如函数发生器或电位器)输入到控制引脚(如 VC/ITH)。

  • 缓慢升高电压,观察输出端变化。

  • 记录输入控制电压与输出电压/电流的对应关系(即传递函数粗测)。

步骤 4:观察波形

用示波器查看:

  • SW节点波形:检查占空比变化是否符合输入信号。

  • 驱动信号波形(TG/BG):是否有正常互补、无交叉导通。

  • 电感电流波形:电流连续性、峰值、电流方向。

步骤 5:逐步提升负载

  • 从空载 → 轻载 → 中负载测试输出电压与波形。

  • 注意过流、震荡或异常噪声。

  • 若出现异常,检查驱动极性、采样方向、补偿网络接线。


⚡ 三、以 LT8708 为例的开环调试流程

LT8708 是一款支持双向功率流的同步四开关控制器,可在 Buck、Boost 或反向 模式下工作。
在开环阶段,重点是验证三大部分:驱动波形、电流采样、控制信号响应。

(1) 禁止闭环控制

  • 断开 VOUT 的反馈分压网络,不让FB参与调节。

  • VC(补偿输出)脚接外部可调电压源,0~2V范围可手动控制输出占空比。

(2) 单方向测试(例如正向Buck)

  • 输入电压:如 48V

  • 输出目标电压:如 12V

  • 控制VC脚从 0V 慢慢调到 1V左右,看输出电压是否随之上升。

  • 观察开关波形是否稳定、驱动是否对称。

(3) 电流检测验证

  • 测量 ISMON 电压变化,确认方向和幅度与电流成正比。

  • 检查 IMON 输出方向(LT8708支持双向检测),确认正反流标志。

(4) 保护电路验证

  • 使用限流电阻或电子负载,逐步增加负载,观察过流点是否能触发限制。

(5) 反向模式验证(如 Boost)

  • 改变负载方向或输入输出关系,重复上述测试。

  • 检查控制逻辑切换(Buck/Boost模式)是否自动转换正常。


🧠 四、注意事项与经验建议

项目建议
驱动供电 LT8708的INTVCC需外部稳压输入,启动前确保有合适电源。
死区时间 观察SW节点波形是否有交叉导通迹象,必要时加RC延迟或减弱驱动能力。
测试顺序 先空载、再加轻载、最后中负载。严禁满载直接调试。
接地布局 高频回路(MOS管、驱动、采样)必须共地且紧凑,防止振荡。
示波器接法 推荐使用差分探头或双通道差分法,避免地线感应错误波形。
控制信号调节 VC输入不要直接用手旋电位器,建议串联限流电阻(1k~10kΩ)。

✅ 五、闭环前确认清单

项目是否通过
功率通路波形正常
电流采样方向正确
驱动互补正常无交叉导通
输出电压随控制电压线性变化
电感电流连续无突波
保护电路动作正常

通过以上确认后,再接入反馈电阻、连接补偿网络、进行闭环调试。这样可以极大地减少炸管、输出震荡、调试不稳定等风险。

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