【实验】DCDC芯片离奇“暴毙”！热插拔背后的致命陷阱

在日常工作中，电子工程师们是不是常被一些莫名奇妙的故障搞得焦头烂额？今天，就给大家分享一段笔者亲身经历的“电子破案记”，关乎一个在正常供电下，却因热插拔瞬间“暴毙”的DCDC芯片，一起来看看背后到底藏着怎样的玄机。

准备器材

本次实验用到的器材并不复杂，一台可调开关电源，它能精准调控输出电压，为整个电路提供稳定“动力”；一块DCDC测试电路板，看似平平无奇，却在这次事件中扮演关键角色，其输入端安装着一颗SMAJ28CA TVS，按照笔者最初的理解，反向关断电压28V的它，就像忠诚卫士，会牢牢守护着DCDC芯片的安全。再看实验的核心——DCDC芯片，它的正常供电范围在5~28V，芯片手册上也特别注明，一旦输入电压超过30V，就有“性命之忧”。

图1 可调电源

图2 DCDC测试电路板

开始实验

一切准备就绪，笔者将开关电源输出精准设置为28V，处于DCDC芯片的理想工作区间，再加上TVS的防护，整个实验似乎万无一失。

图3 可调电源调到28V

出现问题

当热插拔操作瞬间发生时，意外毫无征兆地降临，DCDC芯片突然“罢工”，现场陷入一片死寂，所有人都懵了，满心疑惑：问题究竟出在哪里？起初，笔者将怀疑的目光投向开关电源，反复检测其输出稳定性，参数一切正常，没有任何异常波动；接着仔细排查DCDC测试电路板，焊点牢固，线路连接也毫无瑕疵；就连负载也重新进行了全面测试，并未发现短路等问题。一番地毯式搜索后，却一无所获，故障原因仿佛被重重迷雾笼罩，难以捉摸。

就在大家陷入僵局之时，笔者决定回归最基础的环节，从器件资料入手，逐字逐句梳理每一个细节。当翻到SMAJ28CA TVS的资料时，一个关键参数映入眼帘——它的最大击穿电压竟然高达34.40V！此前，我们一直错误地认为，反向关断电压28V就是它的“防御上限”，却忽略了这个至关重要的参数。随着调查深入，真相渐渐浮出水面。热插拔瞬间，电路状态急剧变化，寄生电感瞬间产生超高感应电动势，形成一股强大的冲击电压。当这个冲击电压高于34.4V时，TVS才会击穿，并开始限制电压，将其钳位在34.4V左右。可对于DCDC芯片而言，这34.4V已经远超其30V的最大耐压值。接上示波器抓取冲击电压，果然！上电瞬间最大电压达到了33.75V，在TVS还没来得及充分发挥钳位作用时，超高的冲击电压就已如猛兽般冲破DCDC芯片的“防护壁垒”，芯片内部的半导体结构瞬间被摧毁，导致芯片彻底烧毁。

图4 上电瞬间冲击电源（黄色）

结论

此次“破案”经历，给笔者敲响了警钟。在电子电路设计与实验过程中，对待每一个器件的参数，都必须严谨细致，不能有丝毫马虎，尤其是TVS这类承担关键保护作用的器件，反向关断电压和最大击穿电压是截然不同的概念，绝不能混淆。同时，热插拔操作看似平常，实则暗藏危机，即便是在正常供电电压下，也可能引发致命的冲击电压。为避免类似“悲剧”重演，笔者总结了几点实用经验：① 在选择TVS时，要全面综合考虑反向关断电压、最大击穿电压等各项参数，确保其防护范围能够有效覆盖电路可能遭遇的过电压情况；② 优化电路布局，尽可能减小寄生电感和电容，从源头上降低冲击电压的产生几率；③ 若非必要，尽量避免热插拔操作，若必须带电操作，一定要做好防护措施，比如使用带防浪涌功能的连接器。在复杂的电子世界里，每一个细微之处都可能决定整个电路的成败。此次DCDC芯片“离奇暴毙”事件，既是一次深刻的教训，也是笔者成长路上的宝贵经验。希望大家能从笔者的经历中汲取养分，以后再遇到类似问题，不再被“玄学”故障所困扰，轻松应对各种电路挑战。