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[参考译文] LM22675:CAN#39;t 获得5V 输出、有时 IC 会自行短路、并在火灾时亮起

Guru**** 2386610 points
Other Parts Discussed in Thread: LM22675
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/963812/lm22675-can-t-get-5v-output-sometimes-ic-shorts-itself-and-lights-on-fire

器件型号:LM22675

尊敬的支持工程师:

我正在尝试使用 LM22675MRZ-5.0/NOPB 来制作一个输出5V 电压的降压转换器。

我遵循了数据表中的参考设计并制作了以下原理图:

然后、我得到了几个采用此布局的原型板、它们的工作无可挑剔。 我的输入电压为7至36V (完全符合我的规格)、实现了稳定的5V 电压

 

该板是4层板、顶部无覆铜、2层接地、3层 VCC (3V3)无覆铜、底部无覆铜。
在屏幕截图中看不到这一点,但 LM22675通过 GND 焊盘中间的过孔接地。

右下角有两个二极管、因为电路板有两个 USB 端口、可为电路板供电、而不是降压稳压器。

我使用这些组件构建了该降压转换器:
LM22675: https://lcsc.com/product-detail/DC-DC-Converters_Texas-Instruments-LM22675MRX-5-0-NOPB_C431550.html
《二极管》、STPS1L60A: https://lcsc.com/product-detail/Schottky-Barrier-Diodes-SBD_STMicroelectronics-STPS1L60A_C181009.html
电感器、22uH: https://lcsc.com/product-detail/Power-Inductors_Sunltech-Tech-SLF0705-220KTT_C182170.html
电容器、120uF: https://lcsc.com/product-detail/Aluminum-Electrolytic-Capacitors-SMD_Ymin-VKMD1001H121MV_C487362.html

启动电容器是一个通用0805 10nF 电容器。
正如我说过的、这种设计在我制作的两个原型板上完美地工作。

然后、我继续制作电路板的最终版本、其布局略有不同、如下图所示。
原理图未被改动。

 

此电路板的顶部有一个 GND 平面、GND 平面作为第2层、VCC 平面作为第3层、底部有另一个 GND 平面。
该板具有完全相同的组件、但它根本不起作用。 到目前为止、我已经构建了8块电路板、它们都有问题。

问题似乎是随机的。 例如、我有一个 IC、VIN 和 GND 之间存在短路。 使用新 IC 替换该 IC 并使用万用表验证短路不再存在后、我将电路板再次连接到电源。
接下来、可能会发生两种情况:一种是 VIN 和 GND 之间的 IC 再次短路、而我的保险丝烧坏或什么情况都不会发生。 当没有任何反应时,我意味着我的主板不能通电。 这可能是因为此时降压转换器输出的电压仅为2-3V。

当降压转换器产生2-3V 电压时、我可以在不发生任何变化的情况下将输入电压从12V 增大到24V、但高于~30V 时、IC 会亮起。

 我尝试过的东西、但这不起作用:

  • 在 VIN 和使能之间放置一个470k 电阻器
  • 在 VIN 和使能之间放置一个分压器、以获得2至6伏的电压
  • 为另一个电容器更换电容器
  • 为另一个二极管更换二极管
  • 为另一个线圈更换线圈

我对这里的情况完全迷失了、到目前为止、我已经烧毁了大约20个 IC 和50个保险丝。 请帮帮我。 这个项目面临着巨大的时间压力、因此我真的希望能有一些帮助来解决这个问题。

 编辑:修复了图片,但它们不起作用

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    尊敬的 Luca:

    我注意到了几件事情。 首先、VIN 引脚上没有输入电容器。 您应该在引脚上直接添加一个陶瓷电容器。 这应该是您尝试的第一件事。 从数据表中:  

    "最好在尽可能靠近 LM22675的位置添加一个高频旁路电容器。 这种小外壳尺寸、低 ESR、陶瓷电容器应通过尽可能短的 PCB 走线直接连接到 VIN 和 GND 引脚。 µF µF 0.47 μ F 至1 μ F 范围内的值。 该电容器有助于为敏感的内部电路提供低阻抗电源。 它还有助于抑制输入电源上任何可能导致 EMI 增加的快速噪声尖峰。"

    此外、您的电流承载迹线太薄。 它们可能无法处理您的设计的电流。

    您的 SW 节点和+5V 连接需要变得更大。 这样做将有助于保持电流环路尽可能小。 这将减少不需要的电感和噪声。 我还会将您的功率二极管移至更靠近电感器 SW 引脚侧的位置、以减小电流路径。

    请查看数据表的布局指南部分(第10.1节)。 它还包括一个布局示例、其中显示了推荐的布局以及良好的器件布局。  

    此致、Jason

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    您好 Jason、 感谢您的回复。 您是否认为这两个因素会使 IC 短路、从而使其不再超过30伏? 星期一再次在实验中、我将尝试在电路板上实施 CAP。 这可能是我缺乏经验,但我不确定我的问题是否可以通过添加一个小电容器来解决,但谁知道:) 此外,我的走线是否足够宽,使它至少可以工作? 目前、我的设计不需要通过任何 EMI 测试、因此我不会对此感到太担心。 再次感谢您!
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    Luca、添加电容器肯定有助于对 VIN 进行滤波。 这可能导致设备无法正常工作。 我建议将一个1uF 电容直接放置在 VIN 引脚和器件旁边的 GND 上。

    薄布线应允许器件启动、但您必须考虑影响电路的额外电感。 此外、当有足够的电流流动时、细迹线会发热并烧坏/断开。

    此致、Jason

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    您好 Jason、

    感谢您的建议。 我在 VIN 和 GND 上添加了一个0805 1uF 电容、电源现在工作。

    我还对电源设计进行了改进、使其具有更多的电容器和更粗的布线。

    这是我的新设计:

    随附此原理图:

    再次感谢 Jason 的帮助。 您已保存我的项目:)

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    尊敬的 Luca:  

    好消息! 很高兴它帮助了我们。

    从电感器另一侧到负载的走线也会因增厚而受益。 它将减少压降、提高效率并防止布线发热。 并且不会损坏输入连接(F1 C1、C2、C3)。

    此致、Jason