Tại sao IC điều khiển SMPS bị lỗi?

Tôi quay trở lại để chẩn đoán lỗi cung cấp điện, trong SMPS cộng hưởng LLC dựa trên L6598 , từ nguồn cung cấp PFC 400 V với công suất 400 W rõ ràng. Tôi mới tham gia SMPS và học tất cả những điều này khi tôi đi và các nhà sản xuất cũng không biết họ đang làm gì; họ chỉ sao chép thiết kế và sửa đổi nó để có sức mạnh lớn hơn. Mạch về cơ bản giống như Hình 3 trong AN-9425 , nhưng phát hiện quá dòng OPOUT kích hoạt EN1 (chốt) thay vì EN2 (khởi động lại khởi động mềm).

Các lỗi xảy ra trong quá tải, khi nguồn cung cấp phát ra tiếng ồn có thể nghe thấy và điện áp đầu ra đã giảm (vì nó chuyển dưới tần số cộng hưởng, phải không?) Đôi khi, nó có thể chịu được quá tải kéo dài (mà không kích hoạt EN1), đôi khi nó không thể . Quá tải đột ngột thường là những gì giết chết nó. Không chắc chắn nếu đó là một thiệt hại tiến bộ cuối cùng dẫn đến thất bại hoặc tăng đột biến vượt quá giới hạn. Về mặt lý thuyết, nó nên xử lý tình trạng quá tải bằng cách tắt trong giây lát hoặc bảo vệ chính nó, chứ không phải bằng cách phát nổ.

Về mặt lý thuyết, tôi có thể thay đổi bảo vệ quá dòng để nó phát hiện khi nó bị quá tải và kích hoạt chế độ bảo vệ EN2 khởi động mềm, chuyển tần số lên cao để giảm điện áp đầu ra thay vì giảm xuống dưới điểm cộng hưởng. Tôi đã cố gắng sửa đổi mạch để phù hợp với các ghi chú ứng dụng để OPERE điều khiển EN2, nhưng điều đó chỉ khiến nó nổ tung nhanh hơn nữa khi tôi quá tải.

IC điều khiển L6598 luôn bị lỗi, đôi khi các MOSFE STW20NM60 bị lỗi (ngắn bên cao trên tất cả các chân, ngắn bên từ D đến S), vì vậy tôi nghĩ rằng IC bị lỗi trước và mang theo MOSFET với nó? Các MOSFET không có cổng bảo vệ tích hợp, vì vậy tôi đã thêm Zeners bên ngoài và chúng đã thất bại kể từ đó (chưa). Các IC mới đo mạch mở từ bất kỳ chân nào đến bất kỳ chân nào khác, nhưng sau khi tôi loại bỏ IC không thành công khỏi mạch, một số chân cao sẽ có kΩ giữa chúng (12 Vsupply, 14 Vout, 15 trình điều khiển phía cao, 16 nắp bootstrap).

Hôm nay tôi đã tự kích hoạt chân EN2, hoạt động tốt ở mức tải thấp, thay đổi thành tần số chuyển mạch cao và giảm điện áp đầu ra. Ở mức khoảng 200 W, nó hoạt động tốt khi tôi bật EN2, nhưng khi tôi tắt EN2, nó sẽ tắt (bảo vệ quá dòng kích hoạt EN1 là cách duy nhất tôi biết) và sau đó một lần khác không thành công. Sau khi thất bại, trình điều khiển phía thấp vẫn sẽ chuyển đổi ở fmin (không có điện áp đầu ra để điều khiển vòng phản hồi), nhưng trình điều khiển phía cao chỉ có các gai và hình dạng kỳ lạ trên đó, không phải là sóng vuông. Các MOSFET đo bình thường với một ohmmeter và không phát nổ. Vì vậy, một số loại tăng đột biến đang giết chết phần phía cao của IC và tôi cần phải ngăn chặn điều đó.

Tôi chắc chắn không thấy bất kỳ chân nào cao hơn mức tối đa tuyệt đối 618 V. Tôi làm thấy gai nhỏ đi xuống tới -3 V trước khi tăng cạnh trên Vout và VHVG, được đánh giá cho -1 V. Tôi không biết nếu điều đó thực sự quan trọng. Tôi không chắc chắn về xếp hạng cho Vout hoặc VHVG, hoặc cách tôi thậm chí sẽ đo các mức đó (đầu dò vi sai?), Hoặc điều kiện nào sẽ khiến chúng vượt quá giới hạn đã nêu. Họ dường như theo dõi nhau, như mong đợi nếu trình điều khiển phía cao nổi so với Vout .

Tôi đang thiếu gì?

Cập nhật:

Có các đợt dao động lớn (?) ± 25 V trên trình điều khiển cổng trong khi quá tải, 100 giây sau các cạnh tăng hoặc giảm, trùng với tiếng ồn có thể nghe được. Chúng có thể dễ dàng phá vỡ các cổng và phá hủy FET, vì vậy chúng là nghi phạm chính. Ban đầu họ có các hạt ferrite trên tất cả các chân FET, không ngăn chặn điều này, cũng như không loại bỏ chúng. Mặc dù vậy, tôi đã thêm bảo vệ Zener vào cổng, điều này sẽ ngăn chúng bị phá hủy, nhưng trước tiên tôi muốn loại bỏ các vụ nổ.

Tôi có một nghi ngờ rằng vấn đề của bạn có thể liên quan đến mạch bootstrap, như chi tiết trong phần 5.3 của bảng dữ liệu. Một số bằng chứng dẫn đến kết luận này:

• Bạn thích sử dụng các MOSFET lớn hơn so với thiết kế ban đầu (vì tổng công suất của bạn lớn hơn), do đó bạn đang xử lý một khoản phí cổng cao hơn, dẫn đến dòng điện cao hơn phải được cung cấp bởi mạch bootstrap tích hợp. Có thể là mạch bootstrap làm tiêu hao nhiều năng lượng hơn so với thiết kế và thất bại, đôi khi dẫn đến trình điều khiển đầu ra không tốt cho MOSFET phía cao, đôi khi sử dụng MOSFET với nó. Thêm một diode bootstrap bên ngoài, nhanh và điện áp cao có thể giúp ích. Lưu ý rằng tính toán trong phương trình. 9 môn phái. 5.3 sử dụng điện trở trên điển hình của mạch bootstrap tích hợp. Đó là một ý tưởng tốt hơn để sử dụng tối đa. giá trị từ bảng 4 cao gấp đôi.

• Một khi mạch đi vào tình trạng quá tải, bạn nói rằng tần số giảm xuống. Trong thời gian kéo dài này, điện áp trên tụ bootstrap bên ngoài có thể trở nên quá thấp để giữ cho MOSFET phía cao bão hòa, khiến nó có điện trở cao hơn, tổn thất quá mức và quá áp nhiệt. Tuy nhiên, trong trường hợp này, nó sẽ là MOSFE phía cao bị lỗi đầu tiên. Kiểm tra điện áp trên tụ bootstrap. Một tụ điện lớn hơn có thể giúp ích, nhưng điều này có thể sẽ gây thêm căng thẳng cho trình điều khiển bootstrap tích hợp hoặc diode bên ngoài có thể cần thiết dù sao đi nữa.

Một khả năng khác có thể là bạn đang vượt quá tốc độ quay tối đa cho trình điều khiển phía cao. Điều này có thể khiến nó làm những điều kỳ lạ.

Liên quan đến các xung âm, một diode kẹp bảo vệ bên ngoài ở đầu ra của mỗi trình điều khiển có thể giúp ích (K = Vout, HS; A = GND, LS và K = Vout, HS; A = GND, HS). Một cái gì đó đơn giản như 1N4148 có thể là đủ.

Tôi nghĩ rằng vụ nổ là cuộn dây có tần số cộng hưởng 55 Mhz. Cách giải quyết là đặt các nắp 2x 470pF song song với các bóng bán dẫn điện , để chuyển đổi năng lượng cuộn dây của bộ cộng hưởng thành điện áp cực đại nhỏ hơn trong các dao động vòng. (Giải pháp này tôi thấy trong các bảng dữ liệu tương tự từ cùng một nhà sản xuất).

Thử nghiệm độc lập là tính toán năng lượng của cuộn dây cho dòng điện và điện cảm cho trước và chuyển đổi thành điện áp trên điện dung ký sinh (duy trì cùng năng lượng) và xem liệu nó có vượt quá điện áp tối đa của IC không.

V = SQRT (E * 2 / C), trong đó E = L * I * I / 2, nếu V> max thì thất bại

Tại sao vụ nổ bị trì hoãn bởi 365 ns là một bí ẩn. Cáp để tải, nên có khoảng 50 mét để phản xạ trở lại thoáng qua để làm cho nó muộn.

Những loại chế độ thất bại luôn luôn vui vẻ để gỡ lỗi. Dưới đây là một số suy nghĩ:

Rất khó có khả năng IC chết trước - nhiều khả năng MOSFET bị kiểm soát kém, thất bại và HV đi qua thiết bị vào IC điều khiển và bị giết. (Hoặc là hoặc bộ chuyển đổi đang chuyển sang chế độ ZCS và MOSFET đang bị căng thẳng nặng - dù bằng cách nào, MOSFET đã chết = bộ điều khiển chết; điều ngược lại thường không đúng)

Một nguồn cung cấp năng lượng được thiết kế tốt sẽ không bao giờ hét lên khi quá tải. La hét thường ngụ ý dòng điện cực kỳ cao, thay đổi nhanh chóng đi qua một thành phần từ tính có xu hướng hỗ trợ cho lý thuyết rằng mất kiểm soát thích hợp và bộ chuyển đổi sẽ bị hỏng trước khi tự thiêu.

Chủ đề chung trong những gì bạn đã mô tả là tại một thời điểm nhất định khi bị quá tải, nguồn điện sẽ nổ tung. Tôi đặc biệt cân nhắc việc đặt giới hạn dòng điện cực đại xuống thấp hơn để nguồn điện không bao giờ 'hét' (bộ chia điện áp trên OPIN +) và xem điều này có giúp ích gì không.

Nếu không, có một vấn đề cơ bản với chế độ bảo vệ được triển khai (không liên quan gì đến bản thân quá tải).

Bạn có thể thổi nó cả khi quá tải nặng (> 400W) và ở mức tải nhẹ hơn bằng cách chơi với mạch kích hoạt. Điều này loại trừ giai đoạn PFC bỏ học là một nguyên nhân, giúp. Điều này cũng loại trừ bão hòa máy biến áp. Nó bắt đầu xuất hiện rằng nguồn cung đơn giản là không muốn bị ức chế hoặc bị hạn chế. Có lẽ phạm vi tần số quá rộng?

Đo các gai nhỏ ở phía cao là rất khó khăn nếu không có phạm vi tốt và đầu dò chênh lệch băng thông cao.

Mạch điều khiển trong IC chỉ có khả năng 250mA (cả phía cao và phía thấp). Đối với tôi, đó là một dòng điện cực kỳ thấp đối với ổ MOSFE điện áp cao (MOSFE điện áp cao có xu hướng yêu cầu sạc cổng lớn) - Tôi nghi ngờ rằng các công tắc bật sẽ chậm. Họ đang sử dụng MOSFE nào?

Giả thuyết rằng Vout đang nổi lên với Vin là không thể, trừ khi mọi thứ trên đường ray Vout cũng sẽ nổ tung khi chính đi.