Causa del fallo del diodo en la fuente de alimentación en modo de conmutación descendente

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En un diseño básico del regulador de voltaje LM2675 de reducción de conmutación (como se muestra en la imagen de la hoja de datos abajo), ¿cuál podría ser la causa principal de una falla de diodo cortocircuitado (D1 en la imagen)?

Unpocodefondo:

Haceunosaños,laempresaparalaqueestoytrabajandodiseñóunafuentedealimentaciónespecialcomopartedeunproductomásgrande,queacepta24VcomoentradayutilizaunLM2675paraproducirunasalidade5V.EltipodediodoesMBRS340(Shottky,3A,40V).

Elclientehadevueltoalgunosdispositivos(conestasunidadesdealimentación)ytodaslasunidadestienenelmismofallo:todoslosdiodosShottkyestáncortocircuitados.

Ademásdelcircuitoenlaimagen,tambiénhayunfusibledepoliparalimitarlacorrientedesalidaa0.9A,porloqueuncortocircuitosecundarionodebedestruireldiodo.Porlogeneral,lacargadesalidaesinferiora100mA.

Loextrañoesqueelrestodelcircuito(enlapartede5V)nosedaña,porloquesiguefuncionandodespuésdereemplazarlosdiodosdefectuosos.

Laformadeondaenlosdiodosenfuncionamientotieneesteaspecto,mientrasqueelvoltajedeentradaesde24V,porloquenosevenpicosdealtovoltajeinusuales.

Formadeonda:

Fuente de la imagen original

Forma de onda ampliada:

Fuente de imagen original

¿Tiene alguna experiencia con este tipo de fallas?

    
pregunta Andre

6 respuestas

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Después de reparar una unidad devuelta, tome un oscilograma muy cuidadoso en el Schottky con una sonda de alcance corta de 10: 1 (conecte directamente la punta y use un cable a tierra muy corto) y no limite el ancho de banda en su buena calidad (100MHz o mejor , almacenamiento digital preferido) alcance.

Un ejemplo de una sonda corta, tomada de otro lugar en EE.SE:

Loqueestásbuscandoesaltovoltaje(unpicoountimbre)enelbordedeataquedelaformadeondadelvoltaje.Cadavezquecambiaunacargainductiva,existelaposibilidaddeunaltovoltaje,amenosquelobusquecuidadosamente(esdecir,conunasondacortayunbuenalcance)noloverá.TudiseñotendráunagraninfluenciasobresihabráonodesagradableentodoelSchottky,porloquedebesestarseguro.

Siterminasviendoalgofeo,esposiblequenecesitesintroducirunamortiguadorRCatravésdelSchottkyparaevitarqueeldiodohagaunaavalancha.

    
respondido por el Adam Lawrence
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Esto es solo un control de cordura ...

Su potencia de salida se establece en 5 W y como el conmutador funciona a 260 kHz, la energía transferida por ciclo es: -

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

Para liberar esta energía de un inductor de 47 uH se requiere una corriente de "carga" de: -

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

Esto no suena demasiado para un diodo de 3 A con picos no repetitivos de 80A.

El conmutador es bastante capaz de cambiar a un ciclo de trabajo del 0%, por lo que no veo que esto tenga relación con las cosas. El polyfuse podría ser un problema, ¿se encontró que estaban bien? ¿Has probado alguno de ellos?

Sospecho que es posible que tenga un lote defectuoso de diodos o hay algunas otras consideraciones que no conoce. La semana pasada me hicieron estallar varios diodos de 400 V y no tenían ningún estrés. ¡Tal vez sea una mala semana para los diodos!

    
respondido por el Andy aka
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Los diodos Shottky tienen más fugas que los diodos estándar. Su diseño utiliza un tipo de 40 V que, a primera vista, está bien. El diodo de 40 V que eligió tendrá una caída inferior a la de un diodo de 1oo V, por lo que podría pensar que todo está bien. y cuál es el punto de tener un diodo que tenga una clasificación de voltios más alta que el chip. Si toma un diodo shottky y le aplica una tensión inversa que está por debajo de su clasificación de, digamos, un suministro de laboratorio, verá una pequeña corriente de fuga inversa. Si calienta el diodo externamente por cualquier medio, verá aumentar la corriente de fuga. Según la física de los semiconductores, se duplicará aproximadamente por cada aumento de 10 grados. La disipación adicional debida a este aumento de la corriente de fuga a altas temperaturas puede ser importante. vea que hay un mecanismo en el que el diodo podría térmicamente fuera de control y morir. Asegúrese de que la temperatura aumente la caída de Si, pero la resistencia del volumen aumenta. Debe tomar el control térmico seriamente cuando use shottkies. Si tiene la edad suficiente para haberse cortado los dientes con transistores de germanio estará bien. Recuerde que las brechas de la banda están en el mismo campo de juego. Entonces, ¿su problema es si su diodo está frío? .Si puede calentar su SMPS externamente por cualquier medio y el diodo se muere prematuramente, tendrá una pista. Recuerde que el disipador o la impedancia térmica del diodo deben ser más bajos de lo que cree. El uso de un diodo de mayor voltaje podría ser una Salir rápido de la tarjeta de la cárcel.

    
respondido por el Autistic
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Su entrada está etiquetada como 8V a 40V. Su diodo Shottky verá el voltaje de entrada durante la conmutación. Si su entrada realmente puede ir a 40 V, entonces su schottky debería tener una clasificación de 60 V o al menos 50 V.

El límite de corriente del interruptor también es 1.5A. Parece que su cliente debe estar poniendo más de 24 V en la entrada. Los Shottkys necesitan un margen de voltaje saludable o revertirán las fugas y se calentarán.

    
respondido por el user31000
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Creo que el problema con su polifusible 0.9A es probablemente la corriente de mantenimiento del fusible PTC. La corriente de disparo real para el poder podría ser 2 o 3 veces mayor como se ve en esta hoja de datos También es importante tener en cuenta que en el tiempo de disparo especificaron una corriente de falla de 1.25 que es 5 veces mayor que la corriente de retención y es lo que normalmente veo como una guía para la corriente de disparo. El escenario más probable es que con una corriente de retención de 0.9A, su corriente de falla será de 4.5A, sin embargo, el LM2675 limitará la corriente utilizando su límite de corriente interna a 2.2A máx, lo que nunca disparará el PTC. Por lo tanto, si se produce un fallo, el diodo disipará la mayor parte de la energía y, si no hay un buen calentamiento del diodo, lo más probable es que falle, mientras que el LM2675 no se verá afectado debido a su apagado térmico interno.

    
respondido por el Kvegaoro
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Los picos de Schottky causarán los picos de sobretensión (muchos años de experiencia en SMPSU). Si observa la forma de onda con un alcance de ancho de banda mayor, los verá. 100 MHz no es lo suficientemente bueno, sugiera 500 mínimo para ver todos. Utilice el amortiguador según lo sugerido o un índice de voltaje más alto.

Me doy cuenta de que esto es muy tarde, pero puedo ayudar a otros, que encuentran el hilo como yo.

    
respondido por el D139

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