LM2586 - L'induttore riscalda e poi brucia

Sto progettando una sorgente di corrente costante step-up per pilotare strisce LED (la tensione di carico nominale è di circa 54 V CC). Requisiti:

V _in : 18..32 VDC
I _out = 0,2 A
V _out = 54 VDC (nominale) - 57 VDC (massimo)

Poiché il circuito dovrebbe avere un ingresso on-off, ho deciso di utilizzare LM2586SX-ADJ .

Problema

Un prototipo veloce fatto a mano ha funzionato bene nella fase di ricerca e sviluppo, quindi abbiamo prodotto un centinaio di circuiti. Il circuito funziona bene dopo l'eccitazione. Tuttavia, dopo un po 'di tempo (non posso davvero dire una durata esatta, ma varia tra 15 minuti e 1 ora) l'induttore inizia a ronzare, si surriscalda e alla fine fallisce in modo permanente (brucia) in pochi secondi . Devo dire che sia l'IC che l'induttore si mantengono piuttosto freschi durante il normale funzionamento.

Quello che ho provato

Inizialmente, ho pensato che il problema derivasse dalla resistenza CC dell'induttore. Quindi ho sostituito l'induttore con 7447709681 di Würth . Non ha aiutato
Aumentata la frequenza di commutazione a quasi 200 kHz. Non ha aiutato
Posizionato un condensatore da 0,1 µ sull'ingresso dell'LM2586. Non ha aiutato
Posizionato uno snubber (47 Ω e 10 nF) attraverso il pin SW. Non ha aiutato

schema:

PCB:

APPUNTI:

Lo strato inferiore è completamente GND senza tagli né buchi.
C'è un filtro pi (100 µF elco - 68 µH - 100 µF elco) prima dell'ingresso, VX . Ma è in un altro foglio, quindi non ho potuto mostrarlo qui.
L'ingresso BL proviene dal microcontrollore (5 V o GND).

Quindi sono bloccato a questo problema. Qualsiasi aiuto sarà molto apprezzato.

— Rohat Kılıç
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Non c'è molto margine di tensione su C34, il cappuccio di uscita, quando si opera a 57V. Hai messo un campo di applicazione su un tavolo da lavoro e misurato la tensione di picco in uscita in quel punto?

— Quasi fatto il

Come dovrebbe funzionare quel feedback?

— Oldfart

@ RohatKılıç, il modo in cui funziona il nodo del pin di feedback è che varia il nodo SW fino a quando il pin di ingresso vede la tensione che si aspetta (1,23 V CC). Il pin stesso è ad alta impedenza e non alimenterà né affonderà la corrente. (O forse sono fuori a pranzo). Richiede il divisore della resistenza attraverso il pin da C34 a FB.

— Brian Dohler,

@Brian no. Tali resistori sono posizionati sul percorso di ritorno del carico in modo che la corrente di carico fluisca attraverso di essi. Poiché la tensione su questi resistori verrà mantenuta a 1,23 V CC, la corrente di uscita verrà mantenuta a 205 mA anche se la tensione di carico varia. Guarda da una prospettiva diversa: tensione di uscita costante e corrente di uscita dipendente dal carico vs corrente di uscita costante e tensione di uscita dipendente dal carico .

— Rohat Kılıç,

Potresti non scollegare deliberatamente il carico ma sembra che passi attraverso un connettore, quindi può accadere. Oppure il carico potrebbe fallire e andare in circuito aperto. In entrambi i casi, il regolatore andrà a vuoto cercando di rendere la tensione del pin FB abbastanza alta. Senza nulla per fermarlo, potrebbe superare le tensioni nominali di condensatore, diodo o IC. Aggiungerei qualcosa per impedire che ciò accada.

— Finbarr,

Risposte:

Credo che tu stia superando il tensione di picco di tensione inversa (PRV) di D4, il diodo Schottky da 40 V. Durante il ciclo di commutazione quando il pin SW sul 2586 passa a 0 V, D4 diventa polarizzato al contrario a causa del livello in uscita nella parte superiore di C34. Con l'uscita impostata su 57 V, questo supera il valore nominale inverso di 40 V di D4. Questo può essere osservato e misurato solo con un oscilloscopio; non puoi vederlo con un multimetro.

Se questa è la causa o c'è ancora qualcos'altro, ti suggerisco di usare un diodo da 60 V al posto di 40 V per D4.

Spiegazione più dettagliata:

Quando l'interruttore è spento, la carica viene pompata in C34 e scaricata dal carico. Con il diodo in corto, C34 non mantiene più quella carica quando l'interruttore è acceso, ma diminuisce rapidamente verso lo zero. Il feedback rileva la caduta e il controller di commutazione comanda un tempo più lungo per creare una corrente più elevata nell'induttore. Quando questo in tempo diventa abbastanza lungo, l'induttore si saturerà. Se saturo, non funziona più come un induttore e la corrente attraverso L10 sarà limitata solo dalla sua resistenza degli avvolgimenti e dalla tensione applicata.

— Quasi fatto
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Un diodo da 60 V per 57 V CC max. Meglio usarne uno con 70 V.

— Uwe

Va bene, ma non fraintendere, non sono riuscito a capire come questo si traduca nella combustione dell'induttore di potenza. Potresti per favore elaborare?

— Rohat Kılıç,

— Quasi fatto il

Suggerirei che il tuo diodo B340A sia in valanga poiché stai superando di gran lunga la sua tensione di tensione inversa.

Il diodo deve tenere sotto controllo la tensione generata, quindi è necessario un voltaggio superiore alla tensione del condensatore. Userei qualcosa nel range 75-100 volt, e forse sarebbe sufficiente un ES07B .

— Jack Creasey
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Ding ding ding! Pistola fumante proprio qui.

— Winny

@ RohatKılıç Per farla breve (e semplificata): il tuo diodo è in corto circuito perché non è in grado di gestire la tensione. Prendi uno con una tensione inversa di picco massima più alta, prova il doppio.

— Albero

Bene, vedo ora. Ho ES1G (400V / 1A) a portata di mano e sostituirò il diodo con questo. Spero che questo si risolva perché mi è costato circa 2 settimane.

— Rohat Kılıç,

D4 dovrebbe avere una tensione nominale 3 volte l'uscita CC prevista solo per un margine di sicurezza del 50%. Il motivo è che quando C4 ha 57 volt su di esso il diodo vede sia i 57 volt che lo zero volt quando il MOSFET interno è di nuovo acceso. Ora ha 57 volt su di esso al contrario. Quindi un'altra ondata di corrente diretta.

L'induttore si surriscalda a causa del corto circuito D4, quindi l'induttore e il MOSFET ricevono la carica del condensatore.

Inserisci un diodo veloce con almeno 200 volt e questo problema scompare.

— Sparky256
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