Ursache für Diodenfehler in der Stromversorgung des Abwärtsschaltmodus

In einem Basisvermittlungssetzungsspannungsregler LM2675 - Design (wie in der Abbildung von der gezeigte Datenblatt unten), was möglicherweise könnte die Hauptursache für einen kurzgeschlossene Diodenausfall (D1 auf dem Bild) sein?

Ein kleiner Hintergrund:

Das Unternehmen, für das ich arbeite, hat vor einigen Jahren ein spezielles Netzteil als Teil eines größeren Produkts entwickelt, das 24 V als Eingang akzeptiert und einen LM2675 zur Erzeugung von 5 V verwendet. Der Typ der Diode ist MBRS340 (Shottky, 3A, 40V).

Einige Geräte (mit diesen Netzteilen) wurden vom Kunden zurückgesandt, und alle Geräte haben den gleichen Fehler: Alle Shottky-Dioden sind kurzgeschlossen.

Zusätzlich zu der Schaltung im Bild gibt es auch eine Polysicherung, um den Ausgangsstrom auf 0,9 A zu begrenzen, sodass ein sekundärer Kurzschluss die Diode nicht zerstören sollte. Normalerweise beträgt die Ausgangslast weniger als 100 mA.

Das Seltsame ist, dass der Rest des Stromkreises (am 5-V-Teil) nicht beschädigt wird und nach dem Austausch der fehlerhaften Dioden weiterhin funktioniert.

Die Wellenform über den Arbeitsdioden sieht so aus, während die Eingangsspannung 24 V beträgt, sodass keine ungewöhnlichen Hochspannungsspitzen sichtbar sind.

Wellenform:

_{Originalbildquelle}

Wellenform vergrößert:

_{Originalbildquelle}

Haben Sie Erfahrungen mit solchen Fehlern?

Nehmen Sie nach der Reparatur eines zurückgegebenen Geräts ein sehr vorsichtiges Oszillogramm über den Schottky mit einer kurzen 10: 1-Oszilloskopsonde (schließen Sie die Spitze direkt an und verwenden Sie ein sehr kurzes Erdungskabel) und ohne Bandbreitenbeschränkung für Ihre gute Qualität (100 MHz oder besser, digitaler Speicher) bevorzugter) Umfang.

Ein Beispiel für eine kurze Sonde, die von einer anderen Stelle auf EE.SE ausgeliehen wurde:

Was Sie suchen, ist Hochspannung (eine Spitze oder ein Klingeln) an der Vorderkante der Spannungswellenform. Jedes Mal, wenn Sie eine induktive Last schalten, besteht das Potenzial für Hochspannung - wenn Sie nicht sorgfältig danach suchen (dh mit einer kurzen Sonde und einem guten Zielfernrohr), werden Sie sie nicht sehen. Ihr Layout hat einen großen Einfluss darauf, ob der Schottky böse ist oder nicht. Messen Sie also, um sicherzugehen.

Wenn Sie am Ende etwas Hässliches sehen, müssen Sie möglicherweise einen RC-Snubber über den Schottky einführen, um ein Lawinenverhalten der Diode zu verhindern.

Dies ist nur eine Überprüfung der geistigen Gesundheit ...

Ihre Ausgangsleistung wird mit 5 W angegeben. Da der Umschalter mit 260 kHz arbeitet, beträgt die pro Zyklus übertragene Energie: -

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

Um diese Energie aus einem 47-uH-Induktor freizusetzen, ist ein "Ladestrom" erforderlich von:

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

Für eine 3-A-Diode, die sich nicht wiederholende Spitzen von 80 A erzeugen kann, klingt dies nicht zu viel.

Der Umschalter ist durchaus in der Lage, auf 0% Einschaltdauer herunterzuschalten, daher kann ich nicht sehen, dass dies einen Einfluss auf die Dinge hat. Die Polyfuse könnte ein Problem sein - wurden diese als in Ordnung befunden? Hast du einen von ihnen getestet?

Ich vermute, Sie haben möglicherweise eine schlechte Charge von Dioden oder es gibt einige andere Überlegungen, die Sie nicht kennen. Letzte Woche waren mehrere 400-V-Dioden an mir und sie waren überhaupt nicht gestresst. Vielleicht ist es eine schlechte Woche für Dioden!

Sicher, wenn die Temperatur steigt, sinkt der Si-Vorwärtsabfall, aber der Volumenwiderstand steigt. Sie müssen das thermische Durchgehen ernst nehmen, wenn Sie Shottkies verwenden. Wenn Sie alt genug sind, um Ihre Zähne an Germaniumtransistoren geschnitten zu haben, werden Sie in Ordnung sein. Denken Sie daran, dass die Bandlücken bestehen sind in der gleichen Baseballstadion. Also für Ihr Problem ist Ihre Diode cool? Wenn Sie Ihr SMPS auf irgendeine Weise extern erwärmen können und die Diode vorzeitig stirbt, haben Sie einen Hinweis. Denken Sie daran, dass der Kühlkörper oder die thermische Impedanz der Diode niedriger sein müssen, als Sie denken. Die Verwendung einer Diode mit höherer Spannung könnte a sein schnell raus aus der Gefängniskarte. Denken Sie daran, dass sich die Bandlücken im selben Stadion befinden. Ist Ihr Problem für Ihr Problem also cool? Wenn Sie Ihr SMPS auf irgendeine Weise extern erwärmen können und die Diode vorzeitig stirbt, haben Sie einen Hinweis. Denken Sie daran, dass der Kühlkörper oder die thermische Impedanz der Diode niedriger sein müssen als Sie denken. Die Verwendung einer Diode mit höherer Spannung könnte a sein schnell raus aus der Gefängniskarte. Denken Sie daran, dass sich die Bandlücken im selben Stadion befinden. Ist Ihr Problem für Ihr Problem also cool? Wenn Sie Ihr SMPS auf irgendeine Weise extern erwärmen können und die Diode vorzeitig stirbt, haben Sie einen Hinweis. Denken Sie daran, dass der Kühlkörper oder die thermische Impedanz der Diode niedriger sein müssen als Sie denken. Die Verwendung einer Diode mit höherer Spannung könnte a sein schnell raus aus der Gefängniskarte.

Ihr Eingang ist mit 8V bis 40V gekennzeichnet. Ihre Shottky-Diode sieht während des Schaltens die Eingangsspannung. Wenn Ihr Eingang wirklich auf 40 V gehen kann, sollte Ihr Schottky eine Nennspannung von 60 V oder mindestens 50 V haben.

Die Schaltstrombegrenzung beträgt ebenfalls 1,5A. Ihr Kunde muss anscheinend mehr als 24 V an den Eingang anschließen. Shottkys brauchen einen gesunden Spannungsabstand, sonst kehren sie das Leck um und werden heiß.

Ich denke, das Problem mit Ihrer Polysicherung 0.9A ist wahrscheinlich der Haltestrom der PTC-Sicherung. Der tatsächliche Auslösestrom ist möglicherweise zwei- oder dreimal höher, wie in diesem Datenblatt angegeben Es ist auch wichtig zu beachten, dass bei der Auslösezeit ein Fehlerstrom von 1,25 angegeben wurde, der fünfmal höher ist als der Haltestrom und was ich normalerweise als Richtlinie für den Auslösestrom gesehen habe. Das wahrscheinlichste Szenario ist, dass bei einem Haltestrom von 0,9 A Ihr Fehlerstrom 4,5 A beträgt. Der LM2675 begrenzt den Strom jedoch mithilfe seiner internen Strombegrenzung auf maximal 2,2 A, wodurch der PTC niemals ausgelöst wird. Im Fehlerfall verbraucht die Diode den größten Teil der Leistung. Wenn die Diode nicht gut mit Wärme versorgt wird, fällt sie höchstwahrscheinlich aus, während der LM2675 aufgrund seiner internen thermischen Abschaltung nicht betroffen ist

Es werden Überspannungsspitzen sein, die die Schottky-Kurzschlüsse verursachen (langjährige Erfahrung in SMPSU). Wenn Sie sich die Wellenform mit einem höheren Bandbreitenbereich ansehen, werden Sie sie sehen. 100 MHz nicht wirklich gut genug, schlagen Sie mindestens 500 vor, um alle zu sehen. Verwenden Sie den empfohlenen Dämpfer oder eine höhere Nennspannung.

Mir ist klar, dass dies sehr spät ist, aber ich kann anderen helfen, die den Thread so finden wie ich.