在日常工作中，電子工程師們是不是常被一些莫名奇妙的故障搞得焦頭爛額？今天，就給大家分享一段筆者親身經歷的“電子破案記”，關乎一個在正常供電下，卻因熱插拔瞬間“暴斃”的DCDC芯片，一起來看看背后到底藏著怎樣的玄機。

準備器材

本次實驗用到的器材并不復雜，一臺可調開關電源，它能精準調控輸出電壓，為整個電路提供穩定“動力”；一塊DCDC測試電路板，看似平平無奇，卻在這次事件中扮演關鍵角色，其輸入端安裝著一顆SMAJ28CA TVS，按照筆者最初的理解，反向關斷電壓28V的它，就像忠誠衛士，會牢牢守護著DCDC芯片的安全。再看實驗的核心——DCDC芯片，它的正常供電范圍在5~28V，芯片手冊上也特別注明，一旦輸入電壓超過30V，就有“性命之憂”。

圖1 可調電源

圖2 DCDC測試電路板

開始實驗

一切準備就緒，筆者將開關電源輸出精準設置為28V，處于DCDC芯片的理想工作區間，再加上TVS的防護，整個實驗似乎萬無一失。

圖3 可調電源調到28V

出現問題

當熱插拔操作瞬間發生時，意外毫無征兆地降臨，DCDC芯片突然“罷工”，現場陷入一片死寂，所有人都懵了，滿心疑惑：問題究竟出在哪里？起初，筆者將懷疑的目光投向開關電源，反復檢測其輸出穩定性，參數一切正常，沒有任何異常波動；接著仔細排查DCDC測試電路板，焊點牢固，線路連接也毫無瑕疵；就連負載也重新進行了全面測試，并未發現短路等問題。一番地毯式搜索后，卻一無所獲，故障原因仿佛被重重迷霧籠罩，難以捉摸。

就在大家陷入僵局之時，筆者決定回歸最基礎的環節，從器件資料入手，逐字逐句梳理每一個細節。當翻到SMAJ28CA TVS的資料時，一個關鍵參數映入眼簾——它的最大擊穿電壓竟然高達34.40V！此前，我們一直錯誤地認為，反向關斷電壓28V就是它的“防御上限”，卻忽略了這個至關重要的參數。隨著調查深入，真相漸漸浮出水面。熱插拔瞬間，電路狀態急劇變化，寄生電感瞬間產生超高感應電動勢，形成一股強大的沖擊電壓。當這個沖擊電壓高于34.4V時，TVS才會擊穿，并開始限制電壓，將其鉗位在34.4V左右。可對于DCDC芯片而言，這34.4V已經遠超其30V的最大耐壓值。接上示波器抓取沖擊電壓，果然！上電瞬間最大電壓達到了33.75V，在TVS還沒來得及充分發揮鉗位作用時，超高的沖擊電壓就已如猛獸般沖破DCDC芯片的“防護壁壘”，芯片內部的半導體結構瞬間被摧毀，導致芯片徹底燒毀。

圖4 上電瞬間沖擊電源（黃色）

結論

此次“破案”經歷，給筆者敲響了警鐘。在電子電路設計與實驗過程中，對待每一個器件的參數，都必須嚴謹細致，不能有絲毫馬虎，尤其是TVS這類承擔關鍵保護作用的器件，反向關斷電壓和最大擊穿電壓是截然不同的概念，絕不能混淆。同時，熱插拔操作看似平常，實則暗藏危機，即便是在正常供電電壓下，也可能引發致命的沖擊電壓。為避免類似“悲劇”重演，筆者總結了幾點實用經驗：① 在選擇TVS時，要全面綜合考慮反向關斷電壓、最大擊穿電壓等各項參數，確保其防護范圍能夠有效覆蓋電路可能遭遇的過電壓情況；② 優化電路布局，盡可能減小寄生電感和電容，從源頭上降低沖擊電壓的產生幾率；③ 若非必要，盡量避免熱插拔操作，若必須帶電操作，一定要做好防護措施，比如使用帶防浪涌功能的連接器。在復雜的電子世界里，每一個細微之處都可能決定整個電路的成敗。此次DCDC芯片“離奇暴斃”事件，既是一次深刻的教訓，也是筆者成長路上的寶貴經驗。希望大家能從筆者的經歷中汲取養分，以后再遇到類似問題，不再被“玄學”故障所困擾，輕松應對各種電路挑戰。