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負載啟動瞬間電源電壓跌落可能帶來的危害

拿芯片舉例來說，當芯片由休眠狀態轉為工作狀態瞬間，如果此時電源電壓出現了跌落，那么會帶來以下后果。

• 電源電壓的跌落可能導致芯片啟動失敗或啟動時間延長。芯片需要穩定的電源電壓來確保正常的啟動和運行，如果電壓跌落過多，芯片可能無法獲得足夠的能量來完成啟動過程，或者啟動過程會變得異常緩慢。

• 電源電壓的跌落可能影響芯片的穩定性和性能。芯片內部的電路和元件對電源電壓的穩定性要求較高，電壓的波動可能導致芯片內部電路的工作異常，甚至引發邏輯錯誤或數據丟失。這可能導致芯片的功能受限或失效，影響整個系統的正常運行。

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電源電壓出現跌落的過程分析

• 假設一BUCK電源電路把12V轉為3.3V給芯片供電，輸出電容是值為100nf的濾波電容和22UF的儲能電容維持芯片的正常工作，芯片的工作電流是100mA,工作電壓是3.3V，由于在休眠狀態下大多數芯片的休眠電流為u別和工作電流相差很大，因此這里就默認休眠狀態下芯片所需電流為0。

• 儲能電容中存儲的能量Q=1/2 * C * U * U= 0.00012J 當芯片由休眠狀態轉為工作狀態時其功率為P=3.3 * 0.1= 0.33W，如果BUCK電源的負載響應速率很慢，那么芯片從休眠狀態轉換到工作狀態時，此時芯片所需的的能量將由輸出的儲能電容供電。根據T=W/P可知，儲能電容中的能量只能允許供電0.00012/0.33=0.364ms，這表明當芯片從休眠狀態轉為工作狀態時，如果BUCK電源的負載響應速度比較慢，那么經過0.364毫秒之后，輸出電壓就會降為0，出現電壓跌落現象。在實際的電路中，電壓其實并不會跌落到零，如果真的跌落到零了，那么這個電路的問題就非常大了，需要重新設計。否則后果很嚴重

• 如果電源的負載響應速率比較快，那么這種現象就不會出現，因為當負載電流突然變大時，此時BUCK電源電路會快速響應，及時提供給負載工作需要能量。

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電源電壓出現跌落的原因分析

• BUCK電源芯片的性能不行，負載響應速率慢

• BUCK電源的輸出電容值太小，在BUCK芯片響應之前，電容中的能量就已經消耗很多，使得電容上的電壓下降，

• BUCK電源電路的輸入儲能電容小且輸入電源距離BUCK電路比較遠，此時雖然BUCK電源有快速的負載響應速率，但是由于外部輸入電源距離BUCK電路的VIN管腳太遠了，不能夠及時的供電，或者輸入電容值太小了，不能在外部輸入電源供電前維持芯片的正常工作，從而出現了電壓的跌落。

• 當外部電源到芯片VIN管腳的距離比較長時，由于走線上存在寄生電容，寄生電感，這會使得外部電源到達芯片VIN管腳的距離變長，從而延緩上電時間。

  下圖就是BUCK電源芯片TPS54302規格書中所展示的芯片負載響應圖

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改善建議

• 使用負載響應速率快的BUCK芯片在芯片的規格書中就是通過查看廠家給的瞬態響應圖表來判斷，而不是通過某個具體的參數來判斷。BUCK芯片的負載響應速率能否滿足實際電路使用要求還需要結合負載的特性。

• 增大輸入、輸出儲能電容，

• 縮短外部電源到芯片VIN管腳的距離。