LM2586 - El inductor se calienta y luego se quema

Estoy diseñando una fuente de corriente constante para impulsar tiras de LED (el voltaje de carga nominal es de aproximadamente 54 VCC). Requisitos:

V _en : 18..32 VDC
I _fuera = 0.2 A
V _out = 54 VDC (nominal) - 57 VDC (máximo)

Como el circuito debería tener una entrada de encendido y apagado, decidí usar LM2586SX-ADJ .

Problema

Un prototipo rápido hecho a mano funcionó bien en la etapa de I + D, por lo que fabricamos un centenar del circuito. El circuito funciona bien después de energizar. Sin embargo, después de un tiempo (realmente no puedo decir una duración exacta, pero varía entre 15 minutos y 1 hora) el inductor comienza a zumbar, se sobrecalienta y finalmente falla permanentemente (quemaduras) en unos segundos . Tengo que decir que tanto el IC como el inductor se mantienen bastante fríos durante el funcionamiento normal.

Lo que he intentado

Al principio, pensé que el problema proviene de la resistencia de CC del inductor. Así que reemplacé el inductor con 7447709681 de Würth . No sirvió de nada.
Aumentó la frecuencia de conmutación a casi 200 kHz. No sirvió de nada.
Coloca un capacitor de 0.1 µ a través de la entrada del LM2586. No sirvió de nada.
Coloque un amortiguador (47 Ω y 10 nF) a través del pin SW. No sirvió de nada.

Esquemático:

TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO:

NOTAS

La capa inferior es completamente GND sin cortes ni agujeros.
Hay un filtro pi (100 µF elco - 68 µH - 100 µF elco) antes de la entrada, VX . Pero está en otra hoja, así que no pude mostrarlo aquí.
La entrada BL proviene del microcontrolador (5 V o GND).

Así que estoy atrapado en este problema. Cualquier ayuda será apreciada.

— Rohat Kılıç
fuente

No hay mucho margen de voltaje en C34, el límite de salida, cuando funciona a 57V de salida. ¿Puso un osciloscopio en una placa de trabajo y midió el voltaje de salida pico en ese punto?

— AlmostDone

¿Cómo se supone que funciona esa retroalimentación?

— Oldfart

@ RohatKılıç, la forma en que funciona el nodo del pin de retroalimentación es que varía el nodo SW hasta que el pin de entrada ve el voltaje que espera (1.23VDC). El pin en sí es de alta impedancia y no generará ni hundirá corriente. (O tal vez voy a almorzar). Requiere divisor de resistencia a través de C34 a pin FB.

— Brian Dohler

@Brian no, no lo hace. Esas resistencias se colocan en la ruta de retorno de la carga para que la corriente de carga fluya a través de ellas. Dado que el voltaje a través de estas resistencias se mantendrá a 1.23VDC, la corriente de salida se mantendrá a 205mA incluso si el voltaje de carga varía. Solo mire desde una perspectiva diferente: voltaje de salida constante y corriente de salida dependiente de la carga versus corriente de salida constante y voltaje de salida dependiente de la carga .

— Rohat Kılıç

Es posible que no desconecte deliberadamente la carga, pero parece que pasa a través de un conector para que pueda suceder. O la carga podría fallar e ir a circuito abierto. De cualquier manera, el regulador se irá de plano tratando de hacer que el voltaje del pin FB sea lo suficientemente alto. Sin nada que lo detenga, podría exceder los voltajes nominales del condensador, diodo o IC. Añadiría algo para evitar que eso suceda.

— Finbarr

Respuestas:

Creo que está excediendo la clasificación de voltaje inverso máximo (PRV) de D4, el diodo Schottky de 40 V. Durante su ciclo de conmutación cuando el pin SW en el 2586 va a 0 V, D4 se polariza inversamente debido al nivel en la salida en la parte superior de C34. Con la salida establecida en 57 V, esto excede la clasificación inversa de 40 V de D4. Esto solo se puede observar y medir con un osciloscopio; No puedes ver esto con un multímetro.

Si esta es la causa o si todavía hay algo más, le sugiero que use un diodo de 60 V en lugar de los 40 V para D4.

Explicación más detallada:

Cuando el interruptor está apagado, la carga se bombea a C34 y la carga la drena. Con el diodo en cortocircuito, C34 ya no retiene esa carga cuando el interruptor está encendido, pero disminuye rápidamente hacia cero. La retroalimentación detecta la caída y el controlador de conmutación ordena un tiempo más prolongado para generar una corriente más alta en el inductor. Cuando este tiempo es lo suficientemente largo, el inductor se saturará. Cuando está saturado, ya no funciona como un inductor, y la corriente a través de L10 estará limitada solo por su resistencia al devanado y el voltaje aplicado.

— Casi termino
fuente

¿Un diodo de 60 V para salida de 57 V CC máx. Mejor usar uno con 70 V.

— Uwe

Está bien, pero no lo malinterpreten, no puedo entender cómo esto resulta en quemar el inductor de potencia. ¿Podría por favor elaborar?

— Rohat Kılıç

— AlmostDone

Sugeriría que su diodo B340A esté avalanchando ya que está excediendo su clasificación de voltaje inverso.

El diodo debe detener el voltaje que genera, por lo que necesita una clasificación de voltaje superior al voltaje de su condensador. Usaría algo en el rango de 75-100 voltios, y tal vez un ES07B sería suficiente.

— Jack Creasey
fuente

Ding ding ding! Pistola humeante aquí mismo.

— winny

@ RohatKılıç Larga historia corta (y simplificada): los cortocircuitos de su diodo porque no puede manejar el voltaje. Obtenga uno con un voltaje inverso máximo máximo más alto, pruebe el doble.

— Mástil

Bien, ya veo ahora. Tengo ES1G (400V / 1A) a mano y reemplazaré el diodo con esto. Espero que esto resuelva porque me costó unas 2 semanas.

— Rohat Kılıç

D4 debe tener una clasificación de voltaje 3 veces la salida de CC esperada solo para un margen de seguridad del 50%. La razón es que cuando C4 tiene 57 voltios, el diodo ve tanto los 57 voltios como los cero voltios cuando el MOSFET interno está ENCENDIDO nuevamente. Ahora tiene 57 voltios en reversa. Luego otra oleada de corriente directa.

El inductor se está sobrecalentando debido al cortocircuito de D4, por lo que el inductor y el MOSFET reciben la carga del condensador.

Inserte un diodo rápido con al menos una clasificación de 200 voltios y este problema desaparecerá.

— Sparky256
fuente