Cause de la défaillance de la diode dans l'alimentation à découpage abaisseur

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Dans une conception de régulateur de tension LM2675 abaisseur de commutation de base (comme indiqué dans l'image de la fiche technique ci-dessous), quelle pourrait être la principale cause d'une défaillance de la diode court-circuitée (D1 dans l'image)?

Un peu d'histoire:

La société pour laquelle je travaille a conçu une alimentation spéciale dans le cadre d'un produit plus grand il y a quelques années, qui accepte le 24 V en entrée et utilise un LM2675 pour produire une sortie de 5 V. Le type de la diode est MBRS340 (Shottky, 3A, 40V).

Certains appareils (avec ces blocs d'alimentation) ont été retournés par le client et tous les appareils ont le même défaut: toutes les diodes Shottky sont court-circuitées.

En plus du circuit dans l'image, il y a aussi un fusible poly pour limiter le courant de sortie à 0,9A, donc un court-circuit secondaire ne devrait pas détruire la diode. Habituellement, la charge de sortie est inférieure à 100 mA.

Ce qui est étrange, c'est que le reste du circuit (sur la partie 5V) ne soit pas endommagé, il continue donc de fonctionner après le remplacement des diodes défectueuses.

La forme d'onde à travers les diodes de travail ressemble à ceci tandis que la tension d'entrée est de 24V, donc aucun pic de haute tension inhabituel n'est visible.

Forme d'onde:

_{Source d'image d'origine}

Zoom sur la forme d'onde:

_{Source d'image d'origine}

Avez-vous une expérience avec ce type de défauts?

diodes switch-mode-power-supply failure

— André
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Tout ce que vous montrez semble raisonnable. Êtes-vous vraiment sûr que ces diodes sont ce qu'elles sont censées être? Découvrez auprès de quel fournisseur ils ont été achetés. Inspectez attentivement les marquages. Retirez-en une d'une unité de travail et exécutez une tension inverse et un test de courant direct soutenu dessus.

— Olin Lathrop du

Andre, avez-vous déjà trouvé une solution à ce problème? J'ai presque le même problème avec le commutateur dans l'entreprise pour laquelle je travaille ... et cela nous a causé de graves problèmes. Nous n'avons pas encore trouvé de solution.

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La cause est toujours un mystère. Nous avons contacté un laboratoire externe il y a deux ans. Ils ont analysé certaines diodes endommagées au microscope et ont également confirmé que les diodes étaient mortes à cause d'une surtension. Dans notre application, il n'est pas rare que la sortie 5V (et donc aussi la diode) et l'alimentation primaire PEUVENT être exposées à des surtensions comme des coups de foudre ou d'autres hautes tensions induites. C'est ce que nous avons dit à notre client et nous n'avons plus eu de cas au cours des deux dernières années. Mais il est étrange que dans tous les cas SEULE la diode soit morte et rien d'autre.

— Andre

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Après avoir réparé une unité retournée, prenez un oscillogramme très prudent à travers le Schottky avec une courte sonde de portée 10: 1 (connectez directement la pointe et utilisez un fil de terre très court) et aucune bande passante ne limite votre bonne qualité (100 MHz ou mieux, stockage numérique portée).

Un exemple de sonde courte, empruntée ailleurs sur EE.SE:

entrez la description de l'image ici

Ce que vous recherchez est une haute tension (un pic ou une sonnerie) sur le bord d'attaque de la forme d'onde de tension. Chaque fois que vous commutez une charge inductive, il y a un potentiel de haute tension - à moins de la rechercher attentivement (c'est-à-dire avec une sonde courte et une bonne portée), vous ne la verrez pas. Votre mise en page aura une grande influence sur la présence ou non de méchanceté à travers le Schottky, alors mesurez pour en être sûr.

Si vous finissez par voir quelque chose de laid, vous devrez peut-être introduire un amortisseur RC à travers le Schottky pour empêcher la diode d'avalanching.

entrez la description de l'image ici

— Adam Lawrence
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J'ai mesuré comme vous l'avez proposé, mais il n'y a pas de pointes de haute tension à travers la diode. La tension maximale aux bornes de la diode est en effet la tension d'entrée de 24V.

— Andre

Pouvez-vous publier une forme d'onde?

— Adam Lawrence

Formes d'onde incluses dans le poste principal.

— Andre

+1. Il est plausible que la diode soit dopée, il est donc bon de vérifier.

— Autistic

Le snubber est une bonne idée. Je vais inclure ce réseau RC dans une future refonte de l'alimentation (et dans d'autres fournitures également).

— Andre

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Ceci est juste une vérification de santé mentale ...

Votre puissance de sortie est indiquée comme 5 W et parce que le commutateur fonctionne à 260 kHz, l'énergie transférée par cycle est: -

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

Pour libérer cette énergie d'un inducteur de 47 uH, il faut un courant de "charge" de: -

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

Cela ne sonne pas trop pour une diode 3 A capable de pics non répétitifs de 80A.

Le commutateur est tout à fait capable de passer à un rapport cyclique de 0%, donc je ne vois pas que cela a une incidence sur les choses. Le polyfuse pourrait être un problème - ont-ils été jugés corrects? Avez-vous testé l'un d'eux?

Je soupçonne que vous pourriez avoir un mauvais lot de diodes ou qu'il y a d'autres considérations dont vous n'êtes pas au courant. La semaine dernière, plusieurs diodes 400 V se sont déclenchées et elles n'étaient soumises à aucune contrainte. C'est peut-être une mauvaise semaine pour les diodes!

— Andy aka
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Ah le fantôme downvoter frappe encore !!

— Andy aka

L'électeur fantôme contre-attaque.

— Russell McMahon

Les polyfusibles sont OK. Si je fais un court-circuit exprès en connectant la sortie 5V à GND, le courant est limité à 1,4A. Rien n'est détruit.

— Andre

@russellmcmahon lol

— Andy aka

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Bien sûr, à mesure que la température augmente, la chute de Si diminue, mais la résistance en vrac augmente. Vous devez prendre au sérieux l'emballement thermique lorsque vous utilisez des shottkies.Si vous êtes assez vieux pour vous couper les dents sur les transistors au germanium, tout ira bien. N'oubliez pas que les bandes interdites sont dans le même stade. Donc, pour votre problème, votre diode est-elle cool? .Si vous pouvez chauffer votre SMPS extérieurement par quelque moyen que ce soit et que la diode meurt prématurément, vous aurez une idée. sortir rapidement de la carte de prison. Rappelez-vous que les bandes interdites sont dans le même stade, donc votre problème est-il cool? .Si vous pouvez chauffer votre SMPS extérieurement par quelque moyen que ce soit et que la diode meurt prématurément, vous aurez une idée. sortir rapidement de la carte de prison. Rappelez-vous que les bandes interdites sont dans le même stade, donc votre problème est-il cool? .Si vous pouvez chauffer votre SMPS extérieurement par quelque moyen que ce soit et que la diode meurt prématurément, vous aurez un indice. N'oubliez pas que le dissipateur thermique ou l'impédance thermique de la diode devra être inférieur à ce que vous pensez .Utiliser une diode de tension plus élevée pourrait être un sortir rapidement de la carte de prison.

— Autistique
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Ça a du sens. Dans une future refonte, j'utiliserai probablement le grand frère MBRS340 du MBRS340.

— Andre

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Votre entrée est étiquetée de 8V à 40V. Votre diode shottky verra la tension d'entrée lors de la commutation. Si votre entrée peut vraiment aller à 40V, votre schottky devrait être évalué à 60V ou au moins 50V.

La limite de courant de commutation est également de 1,5 A. Il semble que votre client doit mettre plus de 24 V à l'entrée. Les Shottkys ont besoin d'une marge de tension saine ou ils inverseront la fuite et chaufferont.

— user31000
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Cela pourrait en effet être quelque chose que je vais approfondir. Le côté primaire est protégé par une inductance en série pour protéger l'alimentation contre les conditions de rafale / surtension. Il y a aussi une varistance connectée de l'entrée 24V à GND. Selon la fiche technique, la varistance ne se déclenchera pas jusqu'à ce que la tension atteigne ~ 47V. Mais ce serait trop pour le LM2675 et pour la diode.

— Andre

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Je pense que le problème avec votre fusible poly 0.9A est probablement le courant de maintien du fusible PTC. Le courant de déclenchement réel pourrait être 2 ou 3 fois plus élevé, comme indiqué sur cette fiche technique Il est également important de noter le temps de déclenchement, ils ont spécifié un courant de défaut de 1,25 qui est 5 fois supérieur au courant de maintien et c'est ce que j'ai normalement considéré comme une indication pour le courant de déclenchement. Le scénario le plus probable est qu'avec un courant de maintien de 0,9 A, votre courant de défaut sera de 4,5 A, mais le LM2675 limitera le courant en utilisant sa limite de courant interne à 2,2 A max qui ne déclenchera jamais le PTC. Donc, en cas de défaut, la diode dissipera la majeure partie de la puissance et s'il n'y a pas de bon échauffement pour la diode, elle échouera très probablement tandis que le LM2675 ne sera pas affecté en raison de son arrêt thermique interne

— Kvegaoro
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Le fusible poly utilisé dans cette application est un RUEF090 qui a un courant de déclenchement de 1,8A. La diode a un énorme plan de cuivre autour de ses pads, donc je ne pense pas que la surintensité ait détruit la diode.

— André

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Ce sont les pics de surtension qui sont à l'origine du short Schottky (plusieurs années d'expérience dans SMPSU). Si vous regardez la forme d'onde avec une étendue de bande passante plus élevée, vous les verrez. 100 MHz pas vraiment assez bon, suggérez 500 minimum pour tout voir. Utilisez un amortisseur comme tension nominale suggérée ou supérieure.

Je me rends compte que c'est très tard, mais cela peut aider d'autres, qui trouvent le fil comme moi.

— D139
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