LM2586 - Induktor Heats Then Burns

14

Saya merancang sumber arus konstan step-up untuk menggerakkan strip LED (tegangan beban nominal sekitar 54 VDC). Persyaratan:

  • V dalam : 18..32 VDC
  • I out = 0,2 A
  • V out = 54 VDC (nominal) - 57 VDC (maksimum)

Karena rangkaian harus memiliki input on-off, saya memutuskan untuk menggunakan LM2586SX-ADJ .

Masalah

Sebuah prototipe cepat buatan tangan bekerja dengan baik pada tahap R&D, jadi kami memproduksi ratusan sirkuit. Sirkuit berfungsi dengan baik setelah memberi energi. Namun, setelah beberapa waktu (saya benar-benar tidak bisa mengatakan durasi yang tepat, tetapi bervariasi antara 15 menit dan 1 jam) induktor mulai berdengung, terlalu panas dan akhirnya gagal secara permanen (terbakar) dalam beberapa detik . Saya harus mengatakan bahwa baik IC dan induktor tetap cukup dingin selama operasi normal.

Apa yang saya coba

  • Pada awalnya, saya pikir masalahnya berasal dari resistansi DC induktor. Jadi saya mengganti induktor dengan 7447709681 dari Würth . Itu tidak membantu.
  • Meningkatkan frekuensi switching ke hampir 200 kHz. Itu tidak membantu.
  • Menempatkan 0,1 μ kapasitor di input LM2586. Itu tidak membantu.
  • Menempatkan snubber (47 Ω dan 10 nF) melintasi pin SW. Itu tidak membantu.

Skema:

Masukkan deskripsi gambar di sini

PCB:

Masukkan deskripsi gambar di sini

CATATAN:

  • Lapisan bawah sepenuhnya GND tanpa luka atau lubang.
  • Ada filter pi (100 μF elco - 68 µH - 100 µF elco) sebelum input, VX . Tapi ada di lembar lain, jadi saya tidak bisa menunjukkannya di sini.
  • Input BL berasal dari mikrokontroler (5 V atau GND).

Jadi saya terjebak pada masalah ini. Bantuan apa pun akan sangat dihargai.

switch-mode-power-supply led-driver step-up planar-inductor overheat Rohat Kılıç
sumber
3
Tidak banyak margin tegangan pada C34, tutup output, saat beroperasi pada 57V keluar. Sudahkah Anda meletakkan lingkup pada papan kerja dan mengukur tegangan output puncak pada titik itu?
AlmostDone
3
Bagaimana umpan balik itu bekerja?
Oldfart
1
@ RohatKılıç, cara kerja simpul pin umpan balik adalah memvariasikan simpul SW hingga pin input melihat tegangan yang diharapkan (1.23VDC). Pin itu sendiri adalah impedansi tinggi dan tidak akan sumber atau tenggelam saat ini. (Atau mungkin saya keluar makan siang). Membutuhkan pembagi resistor melintasi pin C34 ke FB.
Brian Dohler
2
@ Brian tidak, tidak. Resistor ditempatkan pada jalur balik beban sehingga arus beban mengalir melaluinya. Karena tegangan melintasi resistor ini akan dijaga pada 1.23VDC, arus keluaran akan dipertahankan pada 205mA bahkan jika tegangan beban bervariasi. Lihat saja dari perspektif yang berbeda: Tegangan output konstan & arus keluaran tergantung-beban vs Arus keluaran konstan & tegangan keluaran tergantung-beban .
Rohat Kılıç
2
Anda mungkin tidak sengaja memutuskan koneksi tetapi sepertinya ia melewati konektor sehingga bisa terjadi. Atau beban bisa gagal dan buka sirkuit. Either way, regulator akan mati mencoba untuk membuat tegangan pin FB cukup tinggi. Dengan tidak ada yang menghentikannya, itu bisa melebihi tegangan pengenal kapasitor, dioda atau IC. Saya akan menambahkan sesuatu untuk menghentikan hal itu terjadi.
Finbarr

Jawaban:

12

Saya percaya Anda melebihi tegangan puncak terbalik (PRV) dari D4, dioda 40 V Schottky. Selama siklus switching Anda ketika pin SW pada 2586 pergi ke 0 V, D4 menjadi bias balik karena tingkat di output di bagian atas C34. Dengan output yang diatur ke 57 V, ini melebihi peringkat balik 40 V D4. Ini hanya dapat diamati dan diukur dengan osiloskop; Anda tidak dapat melihat ini dengan multimeter.

Apakah ini penyebabnya atau masih ada hal lain, saya sarankan Anda menggunakan 60 V dioda menggantikan 40 V untuk D4.

Penjelasan lebih rinci:

Saat sakelar mati, muatan dipompa ke C34 dan dikuras oleh beban. Dengan diode korsleting, C34 tidak lagi menahan muatan saat sakelar dihidupkan, tetapi dengan cepat berkurang ke nol. Umpan balik merasakan penurunan dan pengontrol switching memerintahkan waktu yang lebih lama untuk membangun arus yang lebih tinggi di induktor. Ketika waktu ini menjadi cukup lama, induktor akan jenuh. Ketika jenuh, itu tidak lagi berfungsi sebagai induktor, dan arus melalui L10 akan dibatasi oleh hanya hambatan berliku dan tegangan yang diberikan.

Hampir selesai
sumber
5
A 60 V diode untuk 57 V DC out max? Lebih baik gunakan satu dengan 70 V.
Uwe
Oke tapi, jangan salah paham, saya tidak bisa mengerti bagaimana ini menghasilkan pembakaran induktor daya. Bisakah Anda jelaskan?
Rohat Kılıç
5
Saat sakelar mati, muatan dipompa ke C34 dan dikuras oleh beban. Dengan diode korsleting, C34 tidak lagi menahan muatan saat sakelar dihidupkan, tetapi dengan cepat berkurang ke nol. Umpan balik merasakan penurunan dan pengontrol switching memerintahkan waktu yang lebih lama untuk membangun arus yang lebih tinggi di induktor. Ketika waktu ini menjadi cukup lama, induktor akan jenuh. Ketika jenuh, itu tidak lagi berfungsi sebagai induktor, dan arus melalui L10 akan dibatasi oleh hanya hambatan berliku dan tegangan yang diberikan.
AlmostDone
18

Saya akan menyarankan dioda B340A Anda longsoran karena Anda jauh melebihi nilai tegangan baliknya.

Masukkan deskripsi gambar di sini

Dioda harus menahan tegangan yang Anda hasilkan, sehingga Anda memerlukan peringkat tegangan di atas tegangan kapasitor Anda. Saya akan menggunakan sesuatu dalam kisaran 75-100 volt, dan mungkin ES07B sudah cukup.

Jack Creasey
sumber
3
Ding ding ding! Pistol merokok di sini.
Menang
3
@ RohatKılıç Cerpen panjang (dan disederhanakan): sirkuit pendek dioda Anda karena tidak dapat menangani tegangan. Dapatkan satu dengan tegangan balik puncak maksimum yang lebih tinggi, coba gandakan.
Tiang
Baiklah, saya mengerti sekarang. Saya memiliki ES1G (400V / 1A) di tangan dan saya akan mengganti dioda dengan ini. Saya harap ini akan menyelesaikannya karena biayanya sekitar 2 minggu.
Rohat Kılıç
2

D4 harus memiliki rating tegangan 3 kali dari output DC yang diharapkan hanya untuk margin keamanan 50%. Alasannya adalah bahwa ketika C4 memiliki 57 volt dioda, dioda melihat 57 volt dan nol volt ketika MOSFET internal dalam posisi ON lagi. Sekarang ia memiliki 57 volt secara terbalik. Kemudian gelombang arus maju lainnya.

Induktor terlalu panas karena korsleting D4, sehingga induktor dan MOSFET mendapatkan muatan kapasitor yang dikembalikan ke mereka.

Masukkan dioda cepat dengan setidaknya peringkat 200 volt dan masalah ini akan hilang.

Sparky256
sumber