基于RISCV单片机的鸿蒙开发板

Buck电源部分调试记录

1. 起因

这个开发板前期demo板的焊接，我这边焊接了两块电路板，主要是方便对比调试。前期的焊接都还比较顺利。各个模块（包括电源，LED灯，温湿度检测以及单片机最小系统等）测试都可以正常工作。

等到两个开发板都焊接到红外模块的时候，两个板子同时出现了问题，程序再也烧录不进去了。没有开发板可以进行程序调试，问题就严重了。

图1: 红色部分为红外探头

出现这个事情的原因，很有可能是因为红外这个模块是射频模块，功率比较大或者有射频干扰，导致电路板上其他模块的工作出现异常。

只所以能够得到这个结论，是基于以下两个判断：①两个板子同时出现焊接问题的可能性很小，②红外模块本身原理图出现问题很小，我司其他类型的开发板已经验证过这个电路模块的可行性。

关于对红外模块的干扰处理，我们后面会有专文进行剖析，本文只做简要介绍。

出现这个问题之后，我们首先想到的就应该是把红外模块的外围电路去除，看看程序的烧录工作还能不能正常进行。

图2 红框中的电路即为红外模块的外围电路

可是拆除这些模块之后，烧录工作并不能正常进行了，两块手动焊接的开发都是这么一个情况。开发板中肯定有其他模块因为红外模块的焊接出现了损坏，那么到底是哪个模块出现了问题呢？整个开发板，那么多元器件，怎么才能够快速的锁定问题，是一件棘手的事情。

1. 解决问题的思路及注意事项

现在的情况是不知道哪个模块出现问题了，只能是进行地毯式的搜查。排查问题的顺序，最好是先从电源部分入手，依次往后看。先看看各个芯片工作的电压是不是正常。如果电压正常，那么就有可能是芯片本身已经被损坏了，就需要把芯片更换掉，再进行测试。如果电压不正常，那么就是电源坏掉了。

不断重复这个过程（以芯片的工作电压为抓手），最终锁定出问题的地方。

在这个过程中，芯片会被拆掉，重新焊接，对调试人员焊接元器件的能力是有比较高的要求的。这个要求主要有以下几点：①焊接过程本身对焊盘是用损伤的，多次的焊接很容易把焊盘搞掉。一旦焊盘被搞掉了，可能整个板子就会被废掉，前期所有的工作都白费了。所以烙铁头一定不能剐蹭焊盘。另外同时烙铁头的温度也不能太高，否则粘稠的锡也可能把焊盘带掉。②拆除和焊接芯片的工程中，很容易把芯片的外围器件移动掉，导致外围器件也需要重新焊接，使开发板调试是速度变慢。

2. 解决问题的过程

我们首先测量Buck电源能不能够正常工作，结果发现3V3的buck输出电压是3.5V。输出电压和实际的设计值之间差别巨大。

我们使用的Buck芯片是SY8077，这一款工作频率高达1.5Mhz的Buck芯片，电路工作时典型的拓扑结构如下图：

图3 SY8077芯片工作原理图

电路正常工作是FB引脚的反馈电压是0.6V，如下图所示。

图4 SY8077 FB接口引脚电压

但是实际测量时候，FB引脚的电压是0.65V。这就很奇怪了，是Buck芯片出问题了，还是Buck电路的外围芯片出问题了？

我们可以做出如下假设：

①芯片本身被损坏了，导致输出电压不正常，并且FB引脚电压也不正常。

②反馈电阻坏掉了，导致FB引脚的电压输出不正常。

但是更换一个新的SY8077 Buck芯片之后，输出依然是3.5V。同时替换下了新的反馈电阻，FB引脚的电压依然是0.65V，Buck电路依然没有能够正常工作。难道SY8077更换上去后，只要上电立即就坏掉了？至少到目前是有这个可能的。

那这是哪里出问题了呢？问题一下子又复杂化了。

这个Buck电路的输出电压不正常，那输出电流是什么样子呢？我们可以查看一下输出电流的波形，进一步确定buck电路的工作状态。

图3  Buck电路电流测试电路

图4 电流探头

我们把这个电感竖起来，用一根白色的线延长电感的线路。这样把电流探头套到这根线上，就可以查看流过电感的电流波形，从而确定这个电感是工作在什么状态，是断续模式、临界连续模式还是连续模式状态？

可是把电流探头套到这根线上之后，实测电流波形如下：

图5 输出电流及电压波形

图中蓝色部分的波形是输出电流的波形，可以看到电流在上电之后，出现了一个波动，然后电流就归于0了。也就是说，5V转3.3V的这个buck电路并没有电流输出。

Buck电流的输出电压不正常，而且输出电流为0；同时SY8077这个芯片以及外围电路已经更换过，应该也是没有问题。那么影响这个buck电路不能正常工作的因素只能是负载了，3V3这个输出电压的负载如果有短路的话，是不是会导致SY8077出现这样的情况呢？如果是负载的原因，那是哪个负载呢？

确实一下很难猜出是哪个负载导致的，这个时候有两个办法一个是一个个拆解，看看拆掉哪个负载后，buck电路可以正常工作了；另外一个办法是，先把所有的负载拆掉，然后一个一个往电路上添加，如果添加到某一个负载时，buck电路不能工作了，那说明就是这个负载出了问题。

我们上面还留有了一个疑问，是不是新换的buck芯片SY8077上电之后就坏掉了？我们需要首先验证一下buck电路是不是可以正常工作。要验证这个buck电路是不是可以正常工作，只有先把所有的负载先拆除掉，只留一个阻性负载或者选择电子负载用作测试。

结合上面的因素，我们选择先把所有3V3的负载先全部拆掉。拆掉之后，重新查看电感的电流波形，发现电流是有输出的。而且随着电子负载的加重，电感的工作模式实现了从断续模式到连续模式的转变。这个测试结果说明SY8077这个芯片并没有损坏，同时SY8077这个芯片在自我保护的时候，其输出电流是0，FB脚的电压是0.65V。具体为什么会是这么一个机制，SY8077的datasheet并没有说清楚。

后面就是不断把3.3V的负载（各个芯片，比如温湿度传感器SH20、电平转换芯片、电平逻辑芯片等等，只要供电电压是3.3V的，都算是3V3电源电压的负载）往电路板上添加。添加的过程一定要注意，最好是使用风枪吹，这样对周边焊接元器件的影响是最小的，可以加快调试板子的速度。

等到添加FT4222HQ这个SPI转Flash的时候，发现Buck电路电流又变成0了，也就是说Buck电路不能正常工作了。经过漫长的分析与调试，终于找到被损坏的芯片了！！！

更换上新的FT4222HQ之后，Buck电源的输出就正常了，自然程序的烧录也就正常了。