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[参考译文] TPSM33625:间歇电源触点和一段时间空闲后出现多次故障

Guru**** 2457440 points


请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1546056/tpsm33625-multiple-failures-at-intermittent-power-contact-and-after-some-time-operating-idle

器件型号:TPSM33625


工具/软件:

您好、

我有一个设计,在 24 伏的间歇性电源连接或 24 伏的长时间运行(>20 分钟)后,设备无法出现某种内部短路。 故障率为 100%。  

我已经构建了两个版本的电路板、第一个版本没有输入 π 型滤波器(只有 30uF X7R)、另一个版本带有如下所示的滤波器。 我认为布局合理、但一如既往、还可以改进。  

我使用 200MHz 示波器检查了调节振荡和负载阶跃响应、看起来很好很干净。 我读了  

功耗为 5V/ECG 40mA、通常不会出现任何负载尖峰。 器件保持凉爽。 使用此输入滤波器时、器件输入端的纹波非常明显、如屏幕截图中所示。

我还尝试将线路缩短为 1uF Vcc 电容器。 请参阅下面的。 也没有帮助。

您看到了有关设备为何出现故障的提示吗? 由于这个问题、我们无法合理地测试此设计迭代、因此响应很快就可以了。





π 型滤波器的输入电压 Vin=28V、Vout=5V、负载 40mA。

在 VCC 处手动添加第二个 1uF 电容器、使用较短的线路。

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    点击“Send to Early(发送到早期)“:
    我找到了这个论坛条目: TPSM33625:运行 20 秒后的器件损坏
    似乎有很大的关系。 这就是我实现电解电容器的原因。
    附件也是设备的图片 — 可能有助于识别任何可能的假冒产品。 请注意、在该图中、器件发生了偏移。 但是、对于正确安装的器件、问题仍然存在。

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    您好 Alex、

    该器件需要在靠近器件引脚的位置至少放置 4.7uF 的陶瓷输入电容。 由于所示的原理图在输入滤波器之前有陶瓷电容器、在输入滤波器之后没有、因此不建议将其用于此器件。 输入和输出布线也相当细、在不建议的情况下、这会在这些布线上增加额外的阻抗/电感。

    输入电压纹波确实看起来很大、可能会在器件输入上造成电压过应力情况、从而造成损坏。

    如果您担心出现假冒产品的可能性、请提供您收到这些商品的批次信息以及卷带或包装盒上的标签图片。

    谢谢您、

    Joshua Austria.

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    尊敬的 Josuhua:  

    首先,作为一个奥地利自己,我喜欢得到奥地利的支持;-)

    在 11 个器件损坏后、我们终于有了一个似乎可以在没有浪涌电流限制器的情况下承受上电的器件。 正如您建议的、我在电源线附近添加了电容器。 我目前使用了 3 μ F、而不是 4.7 μ F。

    为了了解靠近电源的陶瓷电容器的重要性、我检查了第一块电路板的布线。 对于 3 个 10uF 电容器中的第一个电容器、其电容器连接非常正常(参见下图)、但也无法承受上电。 此外、 该电路板的几个样片也显示了在大约 5-20 分钟运行后出现故障。

    此示波器显示一个器件的死亡时间 — 在施加 28V 电源 3ms 后、它会使电源线短路。 这里没有明显的尖峰。 当然、测量方法仅限于带无源探头的 200MHz 旧示波器和 20mm 的接地环路。 然而、无论如何、由于齐纳二极管与输入引脚并联相当细长、因此我预计也不会出现明显的尖峰。


    我现在有一个样本可以使用。 它采用了新布局、其中包含一个带有电解电容器的 π 型滤波器、以及一个手动添加的 30V 齐纳二极管和 3uF 陶瓷电容器。 3 个 1uF 电容器中的一个非常靠近电源引脚、并具有较短的 GND 连接。

    通过查看评估模块中的参考设计、我了解了您的设计在电感和阻抗方面如何得到很好的优化。 因此、我的两个设计错误导致了这些问题:第一个设计中没有阻尼电容器、第二个设计中靠近电源没有陶瓷电容器。 我有点担心的是、如果没有非常仔细地实施、设计实际上会发生灾难性的故障。 我的结果与数据表中的内容形成对比:4.7uF 是强制要求、100nF 是可选要求、是 π 型滤波器的理想值、因为第一个设计的电容为 30uF。 您能否确认带有 π 型滤波器、4.7uF 和 100nF 的设计是稳健的、不需要(例如,根据讨论类似故障的其他论坛条目中的建议使用 EN 引脚)? 根据您的经验、您是否看到了实现稳健设计时经常被忽视的任何其他注意事项(除了正确选择正确的正确值和功率损耗注意事项之外)?

    欢迎任何输入。

     Alex

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    您好 Alex、

    该器件必须将 4.7uF 靠近 IC。 它也不应与 IC VIN 引脚分离、中间有一个电感器、因为这个增加的阻抗本质上使得 IC 看不到 4.7uF 陶瓷电容器。 此外、TI 建议使用的电容器的额定电压至少是设置为体验的电压的 2 倍、以避免电容显著降额。  

    π 型滤波器通常与降压转换器配合使用、用于衰减从降压转换器运行中辐射的传导 EMI 噪声。 因此、它们通过了各种传导 EMI 标准。 但是、如果没有适当的阻尼、  VIN 布线上多余的寄生阻抗将导致输入电压振铃、在电路加载时变得更糟。 通过如图所示的电线添加电容器也并不理想、因为这些电线会承载额外的阻抗和寄生电感。 有关 π 型滤波器用例和阻尼电解电容器使用的更多详细信息、请阅读本应用手册: https://www.ti.com/lit/an/snva489c/snva489c.pdf。

    根据我的经验、对于集成电感器降压模块 、要靠近 IC 引脚的最重要元件是 FB 引脚、VIN 引脚和 VCC 引脚上的元件。 在 RT 电阻器、EN 电阻器和输出电容器上通常有更多的裕度。 以下是上述 FB、VIN 和 VCC 连接对于保持靠近器件至关重要的原因:

    • VIN 电容器是器件的高 di/dt 环路的一部分、为高侧开关提供电源。 该布线上的额外阻抗/电感将影响 SW 节点并进一步影响器件的调节。 如果使用高频输入电容器、最好尤其使其靠近 VIN 和 GND 引脚、以帮助提高辐射 EMI 性能(因为高频段对于降压转换器而言最容易受到辐射噪声的影响)。
    • FB 引脚用于器件检测输出电压设定点。 务必使该引脚上的连接降低阻抗/电感、以免影响器件的调节。
    •  VCC 提供 器件内部电路运行所依据的电压轨。 该电源电压的任何下降都将导致 器件的整体行为更差/不稳定。

    希望这能够澄清这些联系背后的一些理由。 8.5.1 部分的数据表中提供了更多布局指南。 如果您需要任何其他支持、请告诉我、

    Joshua Austria.