1、項目背景
某產品的供電電源是交流24V，產品內部核心的控制電路的爲低壓供電，有直流5V，3.3V，3.8V等電壓，需要設計一個開關電源，實現24V交流轉換成直流，再通過開關電源芯片轉換成5V。
2、開關電源的設計
根據以上需求，開關電源電路由整流電路，濾波電路，DC-DC電路組成。整流電路把24V交流電轉換成脈衝的直流電，濾波電路把脈衝的直流電過濾過平滑的直流電，DC-DC電路把直流電變換成5V直流，供給控制電路使用。整流濾波電路選用集成式的整流橋和濾波電容組成。DC-DC電路選用TI公司的LMR14030芯片，最高輸入電壓40V，輸出電流爲3.5A，電源軟啓動時間爲2ms
。根據TI的電源設計工具提供的外圍電路參數，設計出如下電路圖：
這個電源電路經過測試，多次上電後出現LMR14030芯片在上電時燒壞的情況。根據情況初步分析應該是上電時的浪涌電流過大導致的芯片燒壞的情況。
這裏插播一下，開關電源浪涌電流產生的原理。開機上電的瞬間，電容C21的電壓不能突變，因此會產生一個很大的充電電流。根據一階電路零狀態響應模塊所建立的一階線性非齊次方程可以求出其電流初始值相當於把濾波電路短路而得到的電流值。這個電流就是我們常說的輸入浪涌電流，它是在對濾波電容進行初始充電時產生的，其大小取決於啓動上電時輸入電壓的幅值以及由橋式整流器和電解電容所形成的迴路的總電路。
本電路是輸入的交流24V，整個電網內阻（含整流橋和濾波電容）Rs=1歐姆，若正好在電源輸入波形達到90度相位時上電開機，那麼開機瞬間浪涌電流的峯值將達到I = 24*1.414 /1 = 33.9A。這個浪涌電流雖然時間很短，如果不加以抑制，會減短輸入電容和整流橋的壽命。浪涌電流對電容充電完成後會產生一個浪涌尖峯電壓，這個電壓過高會對後級的DC-DC芯片產生損壞。交流24V電源的實際測試的峯值電壓爲38.4V，整流後的電壓爲35V，下面展示上電時實際測試到電容C21正極的浪涌尖峯電壓。
可以看到C21的上電時最大電壓達到了42V，LMR14030芯片最大輸入電壓爲40V，證明了上電浪涌電壓導致芯片損壞了。
3、浪涌電流的抑制和DC-DC芯片的保護方案
這個電路的主要問題是LMR14030芯片燒壞，燒壞的原因是上電時的過壓導致了，最簡單的解決辦法換一個高輸入的電壓的芯片LMR16030，這個芯片的最高輸入電壓爲60V。本電路計劃還是採用LMR14030芯片，從抑制浪涌電流上入手處理。上面的原原理圖中LMR14030具有軟啓動功能，軟啓動能抑制浪涌電壓對芯片的影響，設計的軟啓動電容爲C25 10nF，啓動時間爲2ms,前端濾波電容的浪涌電壓持續時間有2ms，所以LMR14030的軟件啓動時間不合理，修改C25爲22nF，軟啓動時間爲5ms，避開了濾波電容的浪涌電壓。經過多次測試LMR14030芯片並沒有出現上電燒壞的情況。
修改LMR14030的軟啓動時間有保護芯片燒壞的效果，但是由前端濾波電容還是會有一定機率出現高於40V的高壓，爲了整個電路可靠工作，增加對上電浪涌電流的抑制，減少濾波電容的充電電流進而減少了出現的浪涌電壓，可以在整流橋前端串聯接入NTC電阻 NTC10D-13 解決，本電路受空間的限制採用10歐姆電阻代替NTC。下面是實際測試到濾波電容的電壓（黃色曲線）和LMR14030輸出的5V電壓（藍色曲線）。
從上面的測試可以看出，增加了NTC電阻減少了浪涌電流，延長了充電時間，上電時濾波電容的最高電壓大大降低，只有32.8V，達到真正保護DC-DC芯片的目的。