虽然我小时候也是学电子的,还是感觉跟作者不是一个专业,一堆话看不懂,有点像到了水泊梁山的感觉。
一个量产了三年的PC,一直相安无事,岁月静好,突然给我报了工厂测试问题,说需要按两次才能开机,搞得我一脸懵逼;
先说根源是策采未通知研发导入测试的情况下走替代料更换了USB SW导致的问题,如下面电路,之前用的是另外一个品牌的SW。
在工厂生产后发现PC插上电源后,G3-S5开机需要按两次才能开机;S5-S0倒是能正常开机;这玩意一看就是电源GG。
没办法,从工厂调了两块主板拿回来测测看看,现象如下:
开机指示灯为红色(S5状态),第一次无法进入BIOS及系统
测试发现:
5VSUS有掉沟导致转换出来给PCH用的电源电压也有掉沟,引起的PCH工作异常,同时测得S3/S4信号起来后有掉落,导致无法正常开机;
按键开机时,测试到有一个11.5A的冲击电流,导致电源保护。把5V拉到2.94V,而5VSUS电源的OCP未修改之前是9.6A,小于冲击电流;
冲击电流跟后端负载有关系,查看后端负载电路发现USB Switch有更换,这个坑;
对比发现,TMI6263AH这个IC的EN生效时间比SY6288E1AAC要快大约250us,导致冲击电流增大到11.5A;
第二次按按键由于USB的电容已经充电,所以冲击电流不会导致DCDC保护,所以能正常开机;
结论:
后端USB Switch方案更换的性能差异导致冲击电流增大,导致把5V拉到2.94V,从而导致PCH工作异常,导致无法正常开机
措施1:增大5V的OCP;
措施2:更新BIOS,延缓USB Switch的EN阈值时间,USB SW的EN间隔一定时间拉高;
同步措施,内部加强拉通;
最后更新BIOS,每个EN控制PIN间隔20ms拉高,测试电源无掉沟,机器工作正常,问题解决(不用改硬件,成本低);
根据楼主上传的波形图分析,问题应该是这个替代的开关没有in-rush current limit。电压上升时间新物料是150us,原物料是2500us。
现在比较好的USB load switch都有in-rush current limit功能,可保安全,不会拖垮电源。
以前做机械臂也发现过类似问题,直流电机驱动自带大电容,直接上电冲击电流大,有可能导致电源适配器保护,或者MCU开机自检失败。板上已有MOS作为电机电源开关,我通过增大栅极电阻限制住in-rush current。
使用高频电流探头测定实际的电源电压波形和in-rush current电流波形,以保证:
1 开机瞬间电流小于适配器最大允许电流;
2 启动瞬间的电压跌落在系统工作电压范围内;
3 MOS承受的电压电流在SOA之内(DPOPWR选件功能);
测试设备:Tek MSO5054 TCPA300 TCP312A