[参考译文] LMZM33602：直流/直流降压转换器在最大负载附近产生过热

嗨、Jimmy、

环境温度为室温(20-25)。 如果我触摸如图所示的 PCB 底部、触摸时几乎会感到疼痛。 这个小型 GND 平面被连接至内部接地层、此接地层使用过孔覆盖整个电路板(4层 PCB)。 此芯片的输出未连接到 PCB 的电源平面(不同的电压)。 当整个系统仅使用2W 时、此热量似乎过多(工作台 PSU 显示的内容、因此输入功率)。 左侧是使用大部分电源的芯片、该芯片也以相同的方式连接到接地层。


如果我们假设直流/直流转换器的效率为85%(24V->5V 的典型特性显示此负载下的效率约为87%)、则这意味着它只应辐射约0.3W (数据表在第6.9章图10中进行了确认)、这对于触摸而言应该会感觉相当凉爽。 但是、当我触摸电路板时、我可以清楚地感觉到大部分热量来自转换器、这几乎是痛苦的...

这是什么原因？

埃尔

遗憾的是、这是一个具有单个 IC 的单个原型板、因此我一开始怀疑原理图中存在缺陷。

我将在下周获得示波器读数。

我还注意到、直流/直流转换器的电路板上出现了一个高间距的呜呜声、这似乎是电解电容器(100uF)

您好、Frank、

是的、当您有机会测量一些示波器读数时、请将其发送给我、让我看看。

您需要注意的一些事项如下：

• 您能否确认器件已正确焊接？ 我想确保焊盘18具有足够的焊料、并使用多个通孔连接到电源接地层、以获得良好的热性能。  
• 电解电容器可能会因某种原因受损吗？ 也许用新的电解电容器替换电解电容器、然后重新测试。 电容器损坏将影响器件的整体有效输出电容和稳定性。  

此致、

Jimmy  

您好、Frank、

您有多少电路板会出现此故障事件？ 您能否将此器件更换为新的 LMZM33602并查看问题是否解决？ 同样、您的原理图看起来不错、从您对 PCB 布局的描述中、我认为您的电路不应经历会导致器件以500mA 的电流热运行的热应力。 输入电压为24V 至输出电压为5V 的应用是一种常见的工作条件、可在 LMZM33602EVM 上进行测试。

您正在为 LMZM33602器件的输出端加电什么？ "此芯片的输出未连接到 PCB 的电源平面(不同电压)"的含义是什么。 LMZM33602的输出连接到什么？ 数据表建议为电源平面(VIN、VOUT 和 PGND)使用较大的覆铜区、以最大限度地降低传导损耗和热应力。 您能向我展示一下 PCB 代码段的 VOUT 覆铜平面吗？  

此致、
Jimmy

这是影响此行为的整个电路。 输出与电路的其余部分断开。 L1电感器(噪声滤波器)已被移除并简单桥接、这提高了性能、但并未修复。

由于实际原因、我目前无法测试该芯片中的新芯片。 目前只有一个电路板、由于热平面显著、因此无法简单地移除芯片。

VIN 未连接到热平面、VOUT 底部只有一个小平面、尺寸与您在这一层中看到的9个过孔的尺寸大致相同。 触摸起来会变得非常热。

如果需要 VIN 和 VOUT 上的散热平面、这会对该电路板造成问题。

您好、Frank、

为了实现良好的热性能、从 PGND 引脚到电源接地平面的多个散热过孔至关重要。  在 VIN 和 VOUT 上具有较大的覆铜区肯定有助于减轻热应力。 同样重要的是电路的 PCB 铜面积。 让我们假设在2A 电流负载下进行24V 至5V 转换的最坏情况。 在您拥有的环境温度(20C - 25C)下、建议的 ThetaJA =(125 - 25)/1.3W = 77C/W 如图42所示、您可能能够在10cm^2的情况下实现该值、该值的铜面积为30mm x 30mm。

由于您说小型 GND 平面连接到覆盖整个电路板的内部接地平面、因此听起来足以实现热耗散。 您说过、您注意到直流/直流转换器的电路板上出现了高间距。 内部电感器可能会发生 EOS 损坏、这会影响电感器的电感、从而降低该器件的最大负载能力。 如果电感因某种原因受损、则其运行温度可能会高于预期。 进入 LMZM33602的输入电压的调节程度如何？ 它是否曾超过绝对最大值？  

此致、

Jimmy  

嗨、Jimmy、

该芯片仅连接到2个不同的直流/直流工作台电源、这些电源具有相对较高的噪声、但甚至无法达到30V 以上。 不同的品牌/类型、它们在 LMZM 转换器上表现出相同的问题。 探头还表明、除了噪声之外、噪声非常稳定。 我将尝试不同的频率、以排除电容值与频率和内部电感可能产生的任何振荡问题、因为移除滤波电感器(如上所述的 L1)会降低总体功耗和系统热量(仍然很高、但更低)。

弗兰克

嗨、Jimmy、

我再次测试了电源、移除了设置为450kHz 的 RT 电阻器、该电阻器将芯片默认为400kHz。 这大大提升了同一电路上从150mA @24V 汲取电流至90mA @24V 左右的性能。 我还尝试了一个800kHz 电阻器、其行为与使用450kHz 电阻器完全相同。 导致这种情况的原因可能是什么？

此致、

弗兰克

您好、Frank、

您可能有兴趣订购 LMZM33603EVM 、以便在电路板和 EVM 之间进行并排测试。  这样、您就可以直接比较和了解器件在任何给定条件下的预期运行情况。 您所详述的结果并不是我在使用 EVM 时看到的结果。 我知道您不能将器件换为新器件、但这样做可以很好地了解器件是否因某种原因损坏或系统是否始终出现故障的应用问题。 同样、在450Hz 下、24V 至5V 也是一种常见应用、LMZM33603数据表中甚至展示了这种应用。 此条件已经过测试和验证、可在器件的整个输出电流范围内正常工作。  

此致、

Jimmy