LM2586-インダクタが加熱してから燃える


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LEDストリップを駆動するためのステップアップ定電流源を設計しています(公称負荷電圧は約54 VDCです)。要件:

  • V 18..32 VDC:
  • I アウト = 0.2 A
  • V out = 54 VDC(公称)-57 VDC(最大)

回路にはオン/オフ入力が必要なので、LM2586SX-ADJを使用することにしました


問題

手作りの高速プロトタイプがR&Dステージで正常に機能したため、100回路を製造しました。通電後、回路は正常に動作します。ただし、しばらくすると(実際の正確な時間は言えませんが、15分から1時間の間で変化します)インダクターが鳴り始め、オーバーヒートし、数秒で永久に故障(燃焼)ます。ICとインダクタの両方は、通常の動作中は非常に低温に保たれると言わざるを得ません。


私が試したこと

  • 最初は、問題はインダクタのDC抵抗にあると思いました。そこで、インダクタをWürthの7447709681に置き換えました。助けにはなりませんでした。
  • スイッチング周波数をほぼ200 kHzに増やしました。助けにはなりませんでした。
  • LM2586の入力に0.1 µのコンデンサを配置しました。助けにはなりませんでした。
  • SWピンにスナバ(47Ωおよび10 nF)を配置しました。助けにはなりませんでした。

回路図:

ここに画像の説明を入力してください

PCB:

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ノート:

  • 最下層は完全にGNDであり、カットもホールもありません。
  • 入力VXの前にpiフィルター(100 µF elco-68 µH-100 µF elco)があります。しかし、別のシートにあるため、ここでは表示できませんでした。
  • BL入力は、マイクロコントローラー(5 VまたはGND)から供給されます。

だから私はこの問題で立ち往生しています。どんな助けも大歓迎です。


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57V出力で動作している場合、出力キャップであるC34の電圧マージンはあまりありません。作業ボードにスコープを置き、その時点でピーク出力電圧を測定しましたか?
-AlmostDone

3
そのフィードバックはどのように機能するはずですか?
オールドファート

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@RohatKılıç、フィードバックピンノードの機能は、入力ピンが期待する電圧(1.23VDC)を認識するまでSWノードを変化させることです。ピン自体は高インピーダンスであり、電流をソースまたはシンクしません。(または多分私は昼食に出かけています)。C34とFBピンの間に抵抗分割器が必要です。
ブライアンドーラー

2
@ブライアンは違います。これらの抵抗は、負荷電流が流れるように、負荷のリターンパスに配置されます。これらの抵抗の両端の電圧は1.23VDCに保たれるため、負荷電圧が変動しても出力電流は205mAに保たれます。ただ、別の視点から見て:一定の出力電圧と負荷に依存する出力電流定出力電流&負荷に依存した出力電圧を
ロハトKılıç18年

2
意図的に負荷を切断しないかもしれませんが、コネクタを通過するように見えるため、発生する可能性があります。または、負荷に障害が発生し、開回路になる可能性があります。いずれにせよ、レギュレータはFBピンの電圧を十分に高くしようとして平坦になります。それを止めるものが何もないと、コンデンサ、ダイオード、またはICの定格電圧を超える可能性があります。それを止めるために何かを追加します。
フィンバー

回答:


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D4(40 Vショットキーダイオード)のピーク逆電圧(PRV)定格を超えていると思います。2586のSWピンが0 Vになるスイッチングサイクル中に、C4の上部の出力のレベルにより、D4は逆バイアスになります。出力を57 Vに設定すると、これはD4の40 V逆定格を超えます。これは、オシロスコープでのみ観察および測定できます。マルチメーターではこれを見ることができません。

これが原因であるか、まだ何か他のものがあるかどうかにかかわらず、D4の40 Vの代わりに60 Vダイオードを使用することをお勧めします。

より詳細な説明:

スイッチがオフの場合、電荷はC34に注入され、負荷によって排出されます。ダイオードが短絡すると、C34はスイッチがオンのときにその電荷を保持しなくなりますが、急速にゼロに向かって減少します。フィードバックは電圧降下を感知し、スイッチングコントローラーはより長い時間をかけて、インダクターにより大きな電流を蓄積します。このオン時間が十分に長くなると、インダクタが飽和します。飽和すると、インダクタとして機能しなくなり、L10を流れる電流は、巻線抵抗と印加電圧のみによって制限されます。


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最大57 V DC出力の60 Vダイオード?70 Vの
Uwe

わかりましたが、誤解しないでください、これがどのようにパワーインダクタを燃やすのか理解できませんでした。詳しく説明してもらえますか?
ロハトKılıç18年

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スイッチがオフの場合、電荷はC34にポンプで送られ、負荷によって排出されます。ダイオードが短絡すると、C34はスイッチがオンのときにその電荷を保持しなくなりますが、ゼロに向かって急速に減少します。フィードバックは電圧降下を感知し、スイッチングコントローラーはより長い時間をかけて、インダクターにより大きな電流を蓄積します。このオン時間が十分に長くなると、インダクタが飽和します。飽和すると、インダクタとして機能しなくなり、L10を流れる電流は、巻線抵抗と印加電圧のみによって制限されます。
-AlmostDone

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逆電圧定格をはるかに超えているため、B340Aダイオードが雪崩していることをお勧めします。

ここに画像の説明を入力してください

ダイオードは生成する電圧を隔離する必要があるため、コンデンサ電圧より高い電圧定格が必要です。75〜100ボルトの範囲の何かを使用しますが、おそらくES07Bで十分でしょう。


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ディンディンディン!ここで喫煙銃。
勝ち

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@RohatKılıç長い話の短い(そして単純化された):それは電圧を処理できないので、ダイオードの短絡。最大ピーク逆電圧が高いものを入手して、2倍にしてみてください。
マスト

さて、私は今見ます。ES1G(400V / 1A)を手元に持っているので、ダイオードをこれに置き換えます。約2週間かかるため、これが解決することを願っています。
ロハトクルチ

2

D4の定格電圧は、50%の安全マージンのために、予想されるDC出力の3倍でなければなりません。理由は、C4に57ボルトがかかっていると、内部MOSFETが再びオンになったときに、ダイオードが57ボルトとゼロボルトの両方を認識するためです。これで、57ボルトが逆になりました。その後、順方向電流の別のサージ。

D4の短絡によりインダクタが過熱しているため、インダクタとMOSFETにコンデンサの電荷がフィードバックされます。

少なくとも200ボルト定格の高速ダイオードを挿入すると、この問題はなくなります。

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