Nguyên nhân của sự cố diode trong nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi bước xuống

Trong một thiết kế bộ điều chỉnh điện áp LM2675 bước xuống cơ bản (như trong hình từ bảng dữ liệu bên dưới), nguyên nhân chính nào có thể gây ra lỗi diode ngắn mạch (D1 trong hình)?

Một chút nền tảng:

Công ty tôi đang làm việc để thiết kế một nguồn cung cấp năng lượng đặc biệt như là một phần của sản phẩm lớn hơn một vài năm trước, chấp nhận đầu vào 24V và sử dụng LM2675 để sản xuất đầu ra 5V. Loại của diode là MBRS340 (Shottky, 3A, 40V).

Một số thiết bị (với các đơn vị cung cấp năng lượng này) đã được khách hàng trả lại và tất cả các thiết bị đều có cùng một lỗi: Tất cả các điốt Shottky đều bị đoản mạch.

Bổ sung vào mạch trong hình cũng có một cầu chì poly để giới hạn dòng điện đầu ra ở mức 0,9A, do đó, một mạch ngắn thứ cấp không nên phá hủy diode. Thông thường tải đầu ra nhỏ hơn 100 mA.

Điều kỳ lạ là phần còn lại của mạch (trên phần 5V) không bị hỏng, vì vậy nó vẫn hoạt động sau khi thay thế các điốt bị lỗi.

Dạng sóng trên các điốt hoạt động trông như thế này trong khi điện áp đầu vào là 24 V, do đó không nhìn thấy các xung điện áp cao bất thường.

Dạng sóng:

_{Nguồn hình ảnh gốc}

Dạng sóng phóng to:

_{Nguồn hình ảnh gốc}

Bạn có bất kỳ kinh nghiệm với các loại lỗi?

Sau khi sửa chữa thiết bị trả về, hãy lấy dao động rất cẩn thận trên Schottky với đầu dò phạm vi 10: 1 ngắn (kết nối trực tiếp đầu và sử dụng dây nối đất rất ngắn) và không giới hạn băng thông trên chất lượng tốt của bạn (100 MHz hoặc tốt hơn, lưu trữ kỹ thuật số ưa thích) phạm vi.

Một ví dụ về một thăm dò ngắn, mượn từ nơi khác trên EE.SE:

Những gì bạn đang tìm kiếm là điện áp cao (tăng vọt hoặc đổ chuông) trên cạnh đầu của dạng sóng điện áp. Bất cứ khi nào bạn chuyển đổi tải cảm ứng, sẽ có tiềm năng cho điện áp cao - trừ khi bạn cẩn thận tìm kiếm nó (tức là với đầu dò ngắn và phạm vi tốt) bạn sẽ không thấy nó. Bố cục của bạn sẽ có ảnh hưởng lớn đến việc có hay không sự khó chịu trên Schottky, vì vậy hãy đo lường để chắc chắn.

Nếu cuối cùng bạn nhìn thấy một cái gì đó xấu xí, bạn có thể cần phải giới thiệu một snubber RC trên Schottky để giữ cho diode không xuất hiện.

Đây chỉ là một kiểm tra vệ sinh ...

Công suất đầu ra của bạn được xác định là 5 W và vì bộ chuyển đổi hoạt động ở 260 kHz, năng lượng được truyền trong mỗi chu kỳ là: -

$\dfrac{5\mathrm{~W}}{260,000} = 19.2\mathrm{~\mu J}$ .

Để giải phóng năng lượng này khỏi một cuộn cảm 47 uH cần có dòng điện "tích điện" là: -

$\sqrt{\dfrac{2\times19\times 10^{-6}}{L}}= 0.905\mathrm{~A}$ .

Điều này không có vẻ quá nhiều đối với một diode 3 A có khả năng đạt cực đại không lặp lại là 80A.

Bộ chuyển đổi hoàn toàn có khả năng chuyển xuống chu kỳ thuế 0% vì vậy tôi không thể thấy điều này có liên quan gì đến mọi thứ. Polyfuse có thể là một vấn đề - những cái này có ổn không? Bạn đã kiểm tra bất kỳ trong số họ?

Tôi nghi ngờ bạn có thể có một loạt điốt xấu hoặc có một số cân nhắc khác mà bạn không biết. Tuần trước tôi có một vài điốt 400 V bật lên và chúng không bị căng thẳng chút nào. Có lẽ đó là một tuần tồi tệ cho điốt!

Chắc chắn khi temp làm tăng sự sụt giảm Si foward đi xuống nhưng sức cản lớn tăng lên. Bạn phải nghiêm túc chạy trốn nhiệt khi sử dụng shottkies. Nếu bạn đủ tuổi để cắt răng trên bóng bán dẫn Germanium, bạn sẽ ổn thôi. Trong cùng một sân bóng. Vì vấn đề của bạn là diode của bạn có tuyệt không? .Nếu bạn có thể làm nóng SMPS của mình ra bên ngoài bằng bất kỳ phương tiện nào và diode chết sớm, bạn sẽ có manh mối. Hãy nhớ rằng khả năng tản nhiệt hoặc trở kháng nhiệt của diode sẽ phải thấp hơn bạn nghĩ. Sử dụng một diode điện áp cao hơn có thể là một nhanh chóng thoát khỏi thẻ tù. Hãy nhớ rằng các khoảng trống của ban nhạc nằm trong cùng một sân bóng. Vì vấn đề của bạn là diode của bạn có tuyệt không? .Nếu bạn có thể làm nóng SMPS của mình ra bên ngoài bằng bất kỳ phương tiện nào và diode chết sớm, bạn sẽ có manh mối. Hãy nhớ rằng khả năng tản nhiệt hoặc trở kháng nhiệt của diode sẽ phải thấp hơn bạn nghĩ. Sử dụng một diode điện áp cao hơn có thể là một nhanh chóng thoát khỏi thẻ tù. Hãy nhớ rằng các khoảng trống của ban nhạc nằm trong cùng một sân bóng. Vì vấn đề của bạn là diode của bạn có tuyệt không? .Nếu bạn có thể làm nóng SMPS của mình ra bên ngoài bằng bất kỳ phương tiện nào và diode chết sớm, bạn sẽ có manh mối. Hãy nhớ rằng khả năng tản nhiệt hoặc trở kháng nhiệt của diode sẽ phải thấp hơn bạn nghĩ. Sử dụng một diode điện áp cao hơn có thể là một nhanh chóng thoát khỏi thẻ tù.

Đầu vào của bạn được dán nhãn là 8V đến 40V. Diode shottky của bạn sẽ thấy điện áp đầu vào trong khi chuyển đổi. Nếu đầu vào của bạn thực sự có thể lên đến 40V thì schottky của bạn phải được xếp hạng 60V hoặc ít nhất là 50V.

Giới hạn dòng chuyển đổi cũng là 1,5A. Có vẻ như khách hàng của bạn phải đặt nhiều hơn 24 V ở đầu vào. Shottkys cần một biên điện áp khỏe mạnh hoặc chúng sẽ đảo ngược rò rỉ và nóng lên.

Tôi nghĩ rằng vấn đề với cầu chì poly của bạn 0.9A có lẽ là hiện tại của cầu chì PTC. Dòng điện thực tế có thể cao hơn gấp 2 hoặc 3 lần như đã thấy trên biểu dữ liệu này Ngoài ra, điều quan trọng cần lưu ý về thời gian chuyến đi họ đã chỉ định dòng điện sự cố là 1,25 lớn hơn 5 lần so với dòng giữ và đó là điều tôi thường thấy như một hướng dẫn cho dòng điện chuyến đi. Kịch bản rất có thể là với dòng giữ 0,9A, dòng điện lỗi của bạn sẽ là 4,5A, tuy nhiên LM2675 sẽ giới hạn dòng điện sử dụng giới hạn dòng bên trong của nó ở mức tối đa 2.2A sẽ không bao giờ ngắt PTC. Vì vậy, trong một lỗi, diode sẽ tiêu hao phần lớn năng lượng và nếu không có hệ thống sưởi ấm tốt cho diode thì rất có thể nó sẽ bị hỏng trong khi LM2675 sẽ vẫn không bị ảnh hưởng vì tắt máy bên trong

Nó sẽ là các gai quá áp đang gây ra quần short Schottky (nhiều năm kinh nghiệm trong SMPSU). Nếu bạn nhìn vào dạng sóng với phạm vi băng thông cao hơn, bạn sẽ thấy chúng. 100 MHz không thực sự đủ tốt, đề xuất tối thiểu 500 để xem tất cả. Sử dụng snubber theo đề nghị hoặc đánh giá điện áp cao hơn.

Tôi nhận ra điều này là rất muộn, nhưng có thể giúp đỡ những người khác, những người tìm thấy chủ đề như tôi đã làm.