一、背景

我们用到一个给点火丝供电的开关电源电路。电源芯片LMR14050（降压变换器），供电12~24V，输出2V 5A（点火丝约0.4Ω）。

在线色谱仪设备用此板卡时，为24V供电，点火丝能被正常点亮。便携设备为12V供电时，频繁出现点火丝无法被点亮，或者即使偶尔点亮，亮度也不够的问题。

二、解决

LMR14050的开关频率是可通过电阻进行编程的，所以把开关频率调高，如之前500K，调高到1M，问题解决。这样无论是12v还是24V供电时，点火丝都能够正常被点亮。批量测试正常。

三、原理

可以这样直观的理解，电感储能公式为E=1/2*L*I^2,在开关电源里，通过电感传递的能量为E=1/2*L*△I^2。因此，电感传递功率为P=1/2*L*△I^2*f，从公式中可看出，1.增加△I可以增加输出功率，所以24V可以但12V异常。buck中，△I=（vi-vo）*vo/（L*vi*f），可算出fsw=0.5MHz，24V时△I=1.667A，12V时△I=1.5125A。——增加△I（或者L），相当于每次传递的能量份数大了；

2.增加f也可同样达到此目的，相当于每秒钟传递的能量份数多了。

四、补充

原有问题的电路PCB设计也有问题，比如关键路径di/dt弄得非常长甚至没在同一层、包围面积非常大（导致较大的寄生电感），没有按照LMR14050的datasheet中layout guidelines去设计。后面我们重新设计了一版，参考了layout guidelines去设计，尤其注意缩短关键路径di/dt的长度和包围面积，关键节点dv/dt高干扰节点与易受干扰的高阻抗电压节点做了特别关注（如减小dv/dt铺铜面积以减小耦合干扰）。

我觉得主要是原电路对开关电源的layout处理的有些问题，才导致12V点火丝无法点亮：第一，因为按照伏秒积计算的话（未考虑二极管和mos管的导通压降），0.5MHz，12V输入，2V5A输出，按照纹波系数为0.4来，计算出的电感感值为1.66uH，比2.2uH要小，因此在CCM在手册提到可输出5A的模式；且电感峰值电流和有效值电流都符合要求。第二，重新布板的电路，即使在0.5MHz时也能够点亮点火丝（但16个板卡里12V时也有一个偶尔会不亮的情况，可能跟器件有关，同样调高频率正常），考虑裕量，还是把开关频率调高到0.7M，正常。

还有一点，12V供电给板卡时，如果供电线很细或者电源接插端子不牢靠，也会出现无法正常点火的现象。因为点火丝点亮瞬间需要较大电流，供电线端会有较大的压降，实际测得无法正常点火的电路板电源输入电压此时下降到约7V。