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[参考译文] ULN2003A:IC 烧坏

Guru**** 2377000 points
Other Parts Discussed in Thread: ULN2003A
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/874568/uln2003a-ic-burned

器件型号:ULN2003A

大家好、

这是 ULN2003A 中的一个故障问题、ULN2003 在类似设计中使用了将近12年、但10%的故障发生在过去的两年中。

这些 IC 用于控制由24V 直流电池供电的地板清洁机

地板清洁机主板中 IC 的用途如下所述

1)     ULN2003AN (IC3) -此处 ULN2003AN 用于开关2个接触器和5个继电器

2)     另一个 ULN2003AN (IC5)-驱动2个继电器。

      3)   74HC595 (IC2、4) -此处使用74HC595传输微控制器的控制信号

       ULN2003AN。

*下图显示了 ULN2003AN 和74HC595 IC 在原理图中的使用方式       

       

                                                                                           

这种情况非常好。 在某些电路板中、运行50小时后 ULN2003 (IC3或 IC5或两者)失败。  在故障条件下、ULN2003AN 自动输出打开(无需微控制器的控制)。

在某些故障情况下、IC2和/或 IC4也会失败。 我们将在全球范围内出口此产品。 这是该产品的主要故障、我们处于危机状态。 请提供此问题的确切故障原因、并告知我们路线原因。 我在下面列出了一些故障条件、                                                                                                                                              * IC 从外部损坏

               * IC 烧坏                                                                                                        

               * IC 部分不工作

               * IC 内部短路

我们测量了 ULN2003A IC 的外壳温度、其最高温度也高达65摄氏度。

如果外壳温度为65、则意味着结温是多少?

我们根据 TI IC3数据表测量了结温

IC 引脚编号 负载 A V 压降 功率耗散 热阻(来自数据表) 外壳温度测量值(例如 Tc) 结温估算 Tj
引脚16 BM 续 0.390 1.225. 0.478      
引脚15 虚拟机(续 0.220 1.040. 0.229      
引脚14 喇叭右 0.016. 0.803 0.013.      
引脚13 灯亮 0.016. 0.779 0.012.      
引脚12 BM A1 RLY 0.086 0.840 0.072      
引脚11 BM A2 RLY 0.016. 0.728 0.012.      
引脚10 VM RLY 0.086 0.791 0.068      
0.884 54 65 112.72

结温- 112.72摄氏度是正确的

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    您好 Kamalakannan、

    欢迎使用 E2E!

    此处需要计算的重要一点 是所有通道 PD 上的功率耗散、并将其与最大允许功率耗散 PD (MAX)进行比较。 在数据表中、我们有以下公式来计算应用的 PD:

    接下来、您必须根据数据表中的规定计算应用的最坏情况 PD (MAX):

    您的器件工作环境温度(TA)是多少? 在数据表中、我们给出了 TA 为25ᵒC μ A 的规格、但是、如果您的应用在更高/更低的环境温度下运行、则会通过参考公式对最大功率耗散产生不利影响。

    接下来-如何计算压降? 您是否在使用数据表中的图1或图7? 这些数字是您必须用于适当电压计算的值、因为它们将为您提供最坏情况下的电压值、而不是给定时间实例中的典型值。

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    您好、Timothy Logan、

    感谢您的回复。

    我已经计算出 PD =0.884。

    PD (max)=(150-65)/67 = 1.2686。

    功率耗散不超过最大值。

    我想知道在外部影响 ULN 的情形是什么。

    请为这种情况提供确切的解决方案并说明根本原因。

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    Kamalakannan

    您要计算的884mW 基于您在器件中测量的压降、对吧? 为了确保器件正常运行、需要在最差的转换情况下测量该值。 以您在表中列出的负载电流为390mA 的 PIN16为例。 让我们看看数据表中的图7:

    在这种情况下、最坏情况下的 VCE 将约为1.8V。 这将导致 PIN16至702mW 的功率耗散。 对于 PIN15   、这将导致大约1.45V 的最坏情况 VCE 和319mW 的功率耗散。 仅考虑这两个差异、我们将查看总功耗为1.20mW。

    此外-如何测量65ᵒC μ F 的外壳温度? 这非常接近70ᵒC μ V 的绝对最大环境温度、在这里、任何类型的测量误差裕度都可能很关键、因为我们正在推动"绝对最大额定值"中列出的规格。  插入 70ᵒC Ω 值后、PD (MAX)为 1.19W。

    如果不超过这里的绝对最大额定值、则会被推送。 最好的设计决策是降低器件的总体功耗-具体而言、考虑您的设计、我建议采用 PIN16并将其移至使用 MOSFET。 或者、您也可以在器件上放置散热器(https://www.newark.com/c/cooling-thermal-management/heat-sinks)、以帮助解决温度过高的问题。  

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    您好、Timothy Logan、

    u 询问您如何测量65度的外壳温度?

    我在工作时测量了 uln2003a 的外部外壳。如果外壳温度和环境温度相同、我有疑问。

    在另一种情况下、与上一个项目相关的 uln2003a 会烧坏、但输出负载最大为284mA。

    我附加了下面的原理图、

    我附加了下面的已刻录图像、

    在这种情况下、功耗为277mW。

    该电路在实验室和现场工作正常、一些电路板在工作至少200小时后会损坏

    在这种情况下、uln2003a 会像这样受到损坏、这非常严重。

    请为这种情况提供确切的解决方案并说明根本原因。

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    您好 Kamalakannan、

    这里的问题是瞬时测量的压降与  已经过测试并严格确定在设计过程中最可靠和最坏情况下使用的压降之间的关系。 虽然在任何给定采样时间测得的瞬时压降可能低于数据表中指定的最大值、但最大值会因环境因素和一般器件行为而异。

    在这种情况下、请参阅数据表中的图7、并将数据的最坏情况相加、因为似乎超出了最大值。 虽然该器件看似会在超出绝对最大规格的情况下运行、但不支持该器件、并且无法保证长期可靠性。

    在这种情况下、最好的解决方案是添加外部散热器以帮助提高热性能、或者将较高电流输出卸载到更适合较高电流器件的器件、例如基于 FET 的负载开关。  

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    您好、Timothy Logan、

     我对续流电压还有一个疑问。
    在 ULN 2003数据表中、续流电压限制被称为50V。
     为了检查这一点、我在 继电器刚刚关闭后测量了其续流电压。 出于 电压测量目的、我断开了 VCC 上 ULN 的 COM 引脚。

    附加了续流电压的波形。 电压为125V。

    GOODSKY 继电器波形


    导体波形

    ULN 内部钳位二极管是否能够传导125V 续流电压。?
    我们使用的继电器是 goodsky [RWH-SH-124D]。

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    您好 Kamalakannan、

    您是否能够将 COM 引脚连接到 Vcc 并重新进行这些示波器拍摄? 不建议使 COM 引脚保持悬空,因为在运行期间它可能被上拉至高于器件的绝对最大值(如您所示:)。

    当您说"续流电压限值被称为50V"时、您指的是数据表中的哪个规格? 二极管将电压从输出钳制到 COM、但电压将钳制、续流二极管上的压降将远小于50V。

    谢谢、

    Alek Kaknevicius

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    您好、alekkaknevicius、

            1.)我们仅出于测试目的进行测量。 在设计和生产中、我们将 COM 引脚连接到 VCC。

    2.)我在之前的帖子中已经问过、在我们的应用期间、测量的 ULN 外壳温度大约为65摄氏度。这是否在限制范围内。 ? 另外、您是否认为外壳温度和环境温度是相同的?

     

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    您好 Kamalakannan、

    当您的外壳温度为65°C 且估算的功率耗散处于规格范围内时、该器件即处于规格范围内。 器件是否有可能超过数据表中的任何绝对最大额定值? 其中包括:

    • 最大输出电压= 50V
    • Imax/通道= 500mA

    您捕获的125V 示波器快照肯定会使器件承受超过这些限制的压力、但我不知道器件在您的正常应用期间是否会看到这种情况。

    谢谢、

    Alek Kaknevicius

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    您好、Alek Kaknevicius、

    电路的工作电压和电流、

    最大工作电压为26V
    每个通道的电流是多少
    PIin16 ---- 400mA
    PIin15 -- 220mA
    PIin14 ---- 16mA
    PIin13 ---- 16mA
    PIin12 -- 86mA
    PIin11 ---- 16mA
    PIin10 -- 86mA

    外壳65度吸收的最高温度

    室温为35度。

    如果外壳温度和环境温度相同?

    请检查上述值是否有限制。

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    您好、Kamalakannan、

    除了具有较高的功率耗散、通过 IC3上的引脚16驱动的电流也过大。

    图4和图5显示了输出电流与所用通道数之间的关系。 同时使用更多 ULN2003A 的通道将降低每个通道可输出的电流量。 如果在更高的占空比下使用 ULN2003A、则输出电流的大小会进一步减小。

    在这种情况下、无论占空比如何、390mA 都已经超过了您可以通过器件输出的电流。 器件可能能够承受一段时间的这种运行、但恒定应力将影响器件的寿命。

    您的应用的占空比是多少?

    此致、

    Andy Robles