A través de pruebas destructivas aquí en el laboratorio, parece que la causa más probable de esta pila fundida de tripas de convertidor buck fue la aplicación de polaridad inversa al convertidor buck.

Gracias a todos por sus ideas, definitivamente los usaré para mejorar la próxima iteración de este diseño.

Sospecho que hay sobretensión en el chip, con una segunda posibilidad de saturación del inductor, como sugiere @oldfart en un comentario.

Su bypass de suministro es un condensador electrolítico, un poco alejado del chip y es un electrolítico pequeño, por lo que tiene un ESR relativamente alto (y, desafortunadamente, un ESR que aumentará a medida que el capacitor envejece).

La corriente de ondulación de entrada, en combinación con la inductancia parásita del cableado, puede provocar una sobretensión en la entrada del chip. Sugiero probarlo con un suministro con cables largos y realizar una prueba en los límites del rango de suministro. Coloque un osciloscopio en los rieles eléctricos y vea qué tan grandes son las púas. Un capacitor cerámico de 22 µF con un electrolítico (por ejemplo, 1000 µF / 25 V 105 ° C) en paralelo, si tiene espacio, sería mucho mejor. Verifique que la cerámica "22 µF" supere los 10 µF a la tensión de funcionamiento máxima. Debe estar lo más cerca posible del chip. Y, por supuesto, es mejor seguir las prácticas de diseño sugeridas en la hoja de datos tan cerca como sea práctico.

La saturación del inductor es un problema diferente: tendería a ocurrir con el voltaje de suministro mínimo donde la corriente de entrada es máxima. Puede probarlo sin pasar por el bloqueo de subtensión y reduciendo la entrada muy por debajo del mínimo esperado normalmente. Los síntomas serían una excesiva disipación de energía en el chip.

Problema: el condensador ESR alto barato y el ignorar las notas de la aplicación de diseño.

Editar

Ignorando las aplicaciones de automóviles si no se aplica, tome nota de los requisitos para los condensadores de ESR bajo.

  

Para este diseño se usan dos capacitores de salida TDK C3216X5R0J226M de 22 μF. El ESR típico es de 2 mΩ cada uno. La corriente RMS calculada es de 0.286 A y cada capacitor de salida tiene una capacidad nominal de 4 A.

Tenga en cuenta que 22 μF * 2 mΩ = τ = 0.044 μs es un excelente rendimiento cerámico, donde los condensadores electrolíticos de bajo ESR son < Condensadores electrolíticos de 1 μs y de propósito general > > 100 μs. Desde f > > 50 kHz, esto es crítico para la regulación y se ha mejorado con tres de las partes sugeridas en paralelo.

Es imposible lograr este ESR bajo * C = τ en un capacitor electrolítico de aluminio, incluso con tipos de ESR ultra bajos. Esta es la razón por la cual se utiliza cerámica en este diseño.

Si el ESR es demasiado alto y se aplican cargas por pasos reactivos, hay más posibilidades de inestabilidad, mayor voltaje de ondulación y exceso de encendido.

Si no tiene especificaciones de prueba o diseño automotriz o un plan de prueba de TVP con prueba de esfuerzo, este diseño no se completó correctamente.

La hoja de datos recomienda que C4 sea un condensador de cerámica con bajo ESR (20 µF a 68 µF). Parece que tienes un electrolítico de 22 µF. Todos los ejemplos de hojas de datos muestran dos 10 µF en paralelo. El valor real probablemente depende de la frecuencia. No tengo idea si esto puede o no ser un problema. Pero ...

He fallado el MC34063 porque el capacitor de entrada era inadecuado o tenía un ESR alto. El fallo generalmente se produce al apagar, pero puede que no sea relevante aquí.

Si tiene la intención de volver a visitar el diseño, elegir una pieza con un umbral de activación más controlado permitiría reemplazar todo el circuito de corte de baja tensión por un simple divisor de potencial en el pin EN. Este ahorro de costos pagaría por el nuevo dispositivo y podría dar un presupuesto para algunos componentes de protección. El TPS562200 podría tener un límite de corriente de hasta 5.3A. El inductor probablemente esté altamente saturado para entonces.

Sugeriría que la parte muy pequeña se está calentando cuando se coloca una carga y simplemente se quema. El diseño de la placa tampoco muestra mucho en cuanto al uso del cobre como un disipador térmico de nivel de placa para la pieza.

Es posible que deba crear un esparcidor de calor, usar un paquete que tenga una almohadilla térmica integrada y / o encontrar otra parte en un paquete mucho más robusto.