在手机厂内部,通常把整个研发业务打散,分成多个模块,各个模块配备不同的工程师,像个流水线工人一样嵌在那里。流水线作业效率高,员工可替代性强,人员流失对老板来说不痛不痒的。
但是也有弊端,每一个从事细分工的人容易“坐井观天”,局限在自己的一亩三分地。长期发展下去技能单一,丧失竞争力。此外,因为分工太细,工程师每天的大部分工作是和周边模块零和博弈。而这并不轻松,有的人很油,有的人一碰就炸毛,沟通过程往往会耗光真诚和耐心。
曾经在项目中遇到过因为模块交叉带来的问题,感觉挺有代表性,供大家一乐。
问题背景
某项目在跑老化时高概率死机,最终check到是EMC同事于项目中期,在Buck输入处串联了一个磁珠,导致供电不稳所致。
Buck电源,负责EMC模块的同事在输入处增加一个磁珠,他的出发点很好理解: 磁珠在高频下呈现高电阻特性,能将高频能量转化为热能消耗掉。从而阻止Buck芯片产生的高频开关噪声传导到前级的电源网络;或者阻止前级电源网络上的高频干扰进入Buck。手机产品需要通过EMC认证,因此他的做法无可厚非。
但是,他把磁珠串错了位置,他串在了输入电容与Buck输入脚之间,如下图第二张图所示。EMC同事没有知会电源工程师,电源工程师也没检查出来,最终出现幺蛾子,项目经理急得像热锅上的蚂蚁。

问题原理
如下图,Buck拓扑中有个红色的环路,在主开关管导通/关断的瞬间,会有瞬态的电流变化di/dt。

而磁珠的本质是电阻+电感,它会阻碍电流的瞬态变化,并在电流突变时产生振铃(Ring),从而导致Buck输入脚上出现大幅度的振荡。振铃所带来的高压可能影响到芯片内部,导致芯片时序混乱,甚至直接击穿芯片。
此外,就算Buck芯片没当场挂掉,当负载电流瞬态变化时,磁珠的存在阻碍了输入电流的快速变化,Buck无法及时从输入电容获得能量,会导致输入电压瞬间被拉低,出现下冲,低至欠压保护点时会导致芯片重启。
强行举个例子,就像一个消防站建在闹市区旁边,一旦有火情(瞬时电流),消防车立刻出车到达。但有人在消防站出口弄了一个大型减速带(磁珠),消防车无法快速出动,由此耽搁火情。
正确的做法是:如下图,在Buck输入级使用π型滤波器(前级电容 + 磁珠 + 后级电容),既可降低传导发射的水平,也能优化Buck稳定性问题。后级电容可以为Buck的瞬态电流需求提供就近的能量库,是保证稳定的关键。

但是,还必须进行实测验证才能落地。必须使用示波器观察在磁珠后(即Buck芯片输入引脚处)的电压波形。在空载、半载、满载以及动态负载条件下,检查是否有严重的振铃或电压跌落。如果振铃严重,可能需要选择一个DCR稍大(阻尼更好)的磁珠。
总结
这种问题表面上看是工程师经验不足,协同不够,往深了看,是资本家把模块分的太细。工程师望不到整片天空,盲人摸象,各执一词,类似的问题以后还会出现。
而你,在这个工业化浪潮中,是要做秋天的蚂蚱,还是要做先隐忍,尔后剑指苍穹,欲“信大义于天下”的刘备?