案例分析：BMS某隔离电源输出振荡问题以及解决方案

huangguang

今天介绍一个关于隔离电源LT8301的应用案例。（图片来自于ADI官网）



在BMS上面存在一些场合，需要使用到隔离电源，主要用于高压供电或低压供电，例如MODEL3控制板上面的隔离电源（如下图）：这个电源从高压电池端取电，隔离输出给低压电路供电。



当然，隔离电源的具体方案有很多，例如B公司在高压检测板上面使用的SN6501芯片，就是比较常见的方案，C公司也见过使用这个方案。



应用电路大概如下图（来自于TI官网），这个电源驱动芯片组成的是推挽电源拓扑结构，外围电路很简单。



我现实中使用的是ADI的LT8301方案（下图来源于ADI官网），下图为ADI的DEMO实物图，这个芯片可以实现很宽的电压范围输入。



ADI原厂的DEMO原理图如下，它是反激的拓扑结构，外围电路相对也比较简单，使用原边反馈的方式省去了光耦等器件，并带有欠压关断功能。



使用此电路在实际的应用中遇到了这样一个问题：就是当输入电压比较低、负载比较大的时候，在电源上电启动时，输出的电压会出现振荡一段时间然后才稳定的情况，有时严重可能会一直振荡而不会达到稳定。
实际复现一下，测试电路与DEMO板电路相似，LT8301的EN引脚使用两个电阻分压，输出端未加负载时，此时上电波形如下图所示：VOUT上电波形是单调递增的，无振荡回沟现象。


然后我们不断增大VOUT上面的负载，在某个负载下，其上电波形变成了下图：发现VOUT输出波形在上电过程中出现了振荡的情况；电源输出在上电过程中要避免出现这种情况，一般要求波形是单调递增的，这样其后面被供电的芯片在初始化过程中可以避免出现逻辑错误的情况。



将上图VOUT振荡区域放大，如下图：会发现在VOUT振荡时，VIN与EN在上升过程中也同频率在振荡，其中EN引脚在其门限电压（1.228V）上下波动；所以造成VOUT振荡的原因就是EN引脚在反复地重启LT8301，而EN的振荡是由于VIN电压在波动；最后VIN波动是因为VIN在上升过程中，VOUT端的负载太大，造成供电线路上的压降增大，导致LT8301供电引脚处的VIN降低。



所以一种有效的解决办法是在EN引脚对地加一个电容，使LT8301更晚地使能，而且EN引脚的电压波动幅值也会减小，同时VIN也可以继续增大达到更接近稳定值；下图为EN引脚对地加了一个1uF电容后的上电测试情况，我们会发现此时VOUT输出的振荡就消失了。



LT8301正常工作受到两个因素影响，一个是输入电压VIN的大小，另一个是EN引脚电平大小，只有两个都超过门限电平后才进入正常的工作模式；如果把DEMO里面EN的下拉电阻R2去掉，只剩下上拉电阻R1，EN引脚对地无电容，此时的上电波形如下图：VOUT输出波形同样会发生振荡，但此时与EN就无关了，而是VIN在工作门限电压波动导致的。



总结：
这个案例是一个通用的案例，不仅仅限于LT8301应用，类似的电源应用大家可能都会遇到同样的问题；以上所有，仅供参考。

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针对您提到的BMS隔离电源输出振荡问题，这是一个典型的电源管理挑战。经过分析，LT8301在应用中出现输出振荡可能是由于反馈回路不稳定或外部电路元件参数不匹配。解决方案包括：

1. 检查并优化反馈回路，增强其稳定性。
2. 仔细选择外部电路元件，确保其与LT8301芯片匹配，避免谐振。
3. 调整电源拓扑结构参数，如推挽电源拓扑结构的占空比和频率，以减少振荡。

针对附图中的应用电路，建议检查外围电路元件的选型及布局，确保符合LT8301的工作要求。同时，可以考虑加入滤波电容以减小输出纹波和噪声。这些措施将有助于提高隔离电源的稳定性和性能。