Причина сбоя диода в режиме понижающего переключения питания

В базовой коммутации понижающего LM2675 конструкция регулятора напряжения (как показано на рисунке из таблицы ниже), что может быть основной причиной короткого замыкания отказа диода (D1 на рисунке)?

Немного предыстории:

Несколько лет назад компания, в которой я работаю, разработала специальный источник питания как часть более крупного продукта, который принимает 24 В в качестве входа и использует LM2675 для получения 5 В выхода. Тип диода - MBRS340 (Shottky, 3A, 40V).

Некоторые устройства (с этими блоками питания) были возвращены заказчиком, и все устройства имеют одинаковую неисправность: все диоды Шоттки закорочены.

В дополнение к схеме на рисунке также имеется предохранитель для ограничения выходного тока до 0,9 А, поэтому вторичное короткое замыкание не должно разрушать диод. Обычно выходная нагрузка составляет менее 100 мА.

Странно то, что остальная цепь (на части 5 В) не повреждена, поэтому она работает после замены неисправных диодов.

Форма волны на рабочих диодах выглядит следующим образом, в то время как входное напряжение составляет 24 В, поэтому необычных скачков высокого напряжения не видно.

Форма волны:

_{Исходный источник изображения}

Форма волны увеличена в:

_{Исходный источник изображения}

Есть ли у вас опыт с такими неисправностями?

После ремонта возвращенного устройства проведите очень тщательную осциллограмму по Шоттки с помощью короткого пробника 10: 1 (подключите наконечник и используйте очень короткий провод заземления) и не ограничивайте полосу пропускания для вашего хорошего качества (100 МГц или лучше, цифровое хранилище). предпочтительный) объем.

Пример короткого исследования, заимствованного из EE.SE из других источников:

То, что вы ищете, это высокое напряжение (всплеск или звон) на переднем фронте формы волны напряжения. Каждый раз, когда вы переключаете индуктивную нагрузку, есть потенциал для высокого напряжения - если вы не будете тщательно искать его (например, с коротким датчиком и хорошим прицелом), вы не увидите его. Ваш макет будет иметь большое влияние на то, будут ли неприятности на Шоттки, так что измеряйте, чтобы быть уверенным.

Если вы в конечном итоге видите что-то уродливое, вам, возможно, потребуется установить демпфер RC на шотки, чтобы диод не лавинообразно.

Это просто проверка работоспособности ...

Ваша выходная мощность указана как 5 Вт, и поскольку коммутатор работает на частоте 260 кГц, энергия, передаваемая за цикл, составляет: -

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

Чтобы высвободить эту энергию из индуктора 47 мкГн, требуется ток «заряда»:

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

Это не слишком звучит для диода на 3 А, способного к неповторяющимся пикам 80А.

Коммутатор вполне способен переключаться на рабочий цикл 0%, поэтому я не вижу, чтобы это имело какое-либо отношение к вещам. Может быть проблема с полифузией - было ли это нормально? Вы тестировали кого-нибудь из них?

Я подозреваю, что у вас плохая партия диодов или есть другие соображения, о которых вы не знаете. На прошлой неделе у меня было несколько диодов на 400 В, и они не испытывали никакого напряжения. Может быть, это плохая неделя для диодов!

Конечно, при увеличении температуры падение Si foward снижается, но общее сопротивление возрастает. При использовании шотки вы должны серьезно отнестись к тепловому побегу. Если вы достаточно взрослые, чтобы порезаться на германиевых транзисторах, у вас все будет в порядке. Помните, что запрещенные зоны находятся в одном и том же стадионе. Так для вашей проблемы ваш диод крут? Если вы можете нагреть ваш SMPS внешним способом любыми способами, и диод преждевременно умрет, у вас будет подсказка. Помните, что теплоотвод или тепловое сопротивление диода должно быть ниже, чем вы думаете. Использование диода более высокого напряжения может быть быстро выйти из тюрьмы. Помните, что запрещенные зоны находятся на одном уровне. Так что для вашей проблемы крутой диод? Если вы можете нагреть ваш SMPS внешним способом любыми способами, и диод преждевременно умрет, у вас будет подсказка. Помните, что теплоотвод или тепловое сопротивление диода должно быть ниже, чем вы думаете. Использование диода более высокого напряжения может быть быстро выйти из тюрьмы. Помните, что запрещенные зоны находятся на одном уровне. Так что для вашей проблемы крутой диод? Если вы можете нагреть ваш SMPS внешним способом любыми способами, и диод преждевременно умрет, у вас будет подсказка. Помните, что теплоотвод или тепловое сопротивление диода должно быть ниже, чем вы думаете. Использование диода более высокого напряжения может быть быстро выйти из тюрьмы.

Ваш вход помечен как 8 В до 40 В. Ваш диод Шоттки будет видеть входное напряжение во время переключения. Если ваш вход действительно может достигать 40 В, тогда ваш шотки должен быть рассчитан на 60 В или как минимум на 50 В.

Предел тока выключателя также составляет 1,5 А. Похоже, ваш клиент должен поставить более 24 В на входе. Shottkys нужен здоровый запас напряжения, иначе они обратят утечку и нагреются.

Я думаю, что проблема с вашим поли предохранителем 0,9A, вероятно, является током удержания предохранителя PTC. Фактический ток отключения может быть в 2 или 3 раза выше, как видно из этой таблицы. Также важно отметить, что во время отключения они указали ток повреждения 1,25, который в 5 раз превышает ток удержания, и это то, что я обычно видел в качестве ориентира для тока отключения. Наиболее вероятный сценарий состоит в том, что при удерживающем токе 0,9 А ваш ток повреждения будет 4,5 А, однако LM2675 будет ограничивать ток с помощью своего внутреннего предела тока до 2,2 А макс, что никогда не приведет к отключению PTC. Таким образом, в случае неисправности диод будет рассеивать большую часть мощности, и, если не будет хорошего нагрева для диода, он, скорее всего, выйдет из строя, в то время как LM2675 останется без изменений из-за его внутреннего теплового отключения.

Это будут скачки перенапряжения, которые вызывают шорты Шоттки (многолетний опыт работы в SMPSU). Если вы посмотрите на сигнал с более широкой областью пропускания, вы увидите его. 100 МГц не очень хорошо, рекомендуем 500 минимум, чтобы увидеть все. Используйте демпфер как предложено или более высокое номинальное напряжение.

Я понимаю, что это очень поздно, но может помочь другим, которые находят нить, как я.