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[参考译文] LMZM23600:效率异常低会导致器件过热、发生故障

Guru**** 1094410 points
Other Parts Discussed in Thread: LMZM23600, LMZM23601EVM
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/844818/lmzm23600-unusually-low-efficiency-causes-devices-to-overheat-fail

器件型号:LMZM23600
主题中讨论的其他器件: LMZM23601EVM

我正在设计一个空间受限的设计、该设计具有有限的同一层面积、用于对 LMZM23600的5V 固定版本进行散热。 我们现在已经生产了数十个电路板、每个电路板都有2个模块、其中~10%的电路板上有一个或两个模块运行温度极高、有时甚至会触发热关断。

我们从每个模块汲取的标称值为160-170mA (5V 时)、在28V 时提供35-50mA 的标称值、效率约为80%、模块上的耗散约为200mW。 对于80-100 C/W 的热阻、标称温度上升到~20C 以上、所有这些都是合理的、符合规格的。 在发生故障的电路板上、我们可以看到输出电流没有变化、但输入电流大幅增加、在28V 时为75-100mA、从而显著降低效率、从而使模块发热更多(比环境温度高75-130 C)。 第一次上电时不会发生这种情况、但随着时间的推移会变得更糟、故障发生在~10小时的运行时间内。 尽管如此、这些模块仍然没有损坏的视觉证据(除了由于发热而导致的变暗的保形涂层)、并且似乎正在有效调节(直到模块过热并触发热保护)、并且使用压缩空气主动冷却模块使其能够正常继续工作。 导致这种情况的原因是什么?要执行哪些有用的测试?

通道:

PCB:

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    您好 Sasha、

    首先、我想评论一下、输入电容器应该被放置在靠近器件的 VIN 和 GND 引脚的位置(与 Cout 的放置方式相似)以减少高 di/dt 环路。 由于 PCB 布局的原因、这应显著降低寄生电感、并降低输出电压噪声。

    除此之外、我建议您为 FA 发送一些好的和坏的电路板。 听起来器件可能已损坏、从而导致更高的输入电流和更低的效率。 此外、如果您可以提供器件的最重要标记、以便我的团队可以跟踪此器件的批次历史记录、这将有所帮助。  

    FA 流程: http://www.ti.com/support-quality/additional-information/customer-returns.html

    此致、

    Jimmy  

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    您好 Sasha、

    我可以获取有关此内容的更新吗? 我有兴趣了解这些故障电源模块的生产日期代码和顶部标记。  

    此致、
    Jimmy

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    您好!

    我检查过的所有转换器(包括未发生故障的数字)都具有代码"L4Q 928 4K A"。我怀疑我们的所有电路板都具有来自同一卷带的组件。

    另外、请告知我们可以执行的其他测试、以帮助解决此问题。

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    您好 Sasha、

    这些电路板中有多少电路板存在此问题? 理想情况下、我希望为 TI 的 FA 流程发送一个合格的电路板和一个坏的电路板(电源模块仍然安装)、以帮助进一步调查故障模式。 通过这种方法、该过程可以识别器件和电感器元件的完整性、以查看是否已损坏。

    此致、

    Jimmy

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    我们已经看到三个板发生了故障、还有三个板未发生故障、但遥测结果显示、与其他板发生故障时的效率异常低。 我们测量了电感器、它们看起来完好无损且功能正常、电阻没有发生有意义的变化。

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    您好 Sasha、

    您还可以检查三个电路板的开关波形、它们是否表现出异常低的效率? 理想情况下、开关节点应为没有振荡的方波。  

    通过将示波器的探头尖端接触到电感器的外露顶部端子、可以轻松探测开关节点。 请确保在运行期间不要将 SW 短接至 GND、否则会损坏器件。

    对此,

    Jimmy

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    故障电路板目前已针对 X 射线排除、但我确定了我认为是正常工作的电路板的范围、并在其中一个转换器上获得了该波形:

    转换器负载稍轻、我们将其设置为自动 PFM 模式;请告知上面的波形是否是此类操作的典型波形。

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    是的、此波形是轻负载运行的典型波形。 我还采用了一个 LMZM23601EVM、该 EVM 在80mA 时配置为12Vin/5Vout、并且具有类似的开关节点特性。

    在更高的负载下、开关节点将平方关闭并调整为您的设置频率。

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    您好 Sasha、

    您是否从 X 射线分析中获得了任何结果? 客户质量工程师将在本周下半年休假回来、然后检查生产日期代码以追溯到组装过程中的任何器件问题。

    请直接通过 j-hua@ti.com 联系我、获取最新的回复。

    此致、
    Jimmy

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    您好 Sasha、

    我可以获得有关分析的更新吗? 如果可能、我希望为 TI FA 发送一些故障板、以确认故障模式。  

    此致、
    Jimmy

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    您好 Sasha、

    您能在何时提供 X 射线分析时给我一个估计时间吗? 此外、您是否计划在某些故障电路板中为 TI 的 FA 发送数据?

    如果没有、您还有关于 LMZM23600器件的其他问题吗?

    此致、
    Jimmy

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    你好、Jimmy、

    我在下面附加了一些 X 射线影像(我们只是将它们放回)、这些影像根据转换器是否发生故障进行了标记。 我的团队成员和我已经审查过、失败的转换器和完整的转换器之间似乎没有明显的区别。 但是、我们确实注意到模块下方形成了一些相当显著的空隙;您是否知道这是否会加剧我们所看到的问题、如果是、您是否有任何建议的布局/焊接工艺更改来帮助消除空隙?

    此外、您是否有关于保形涂层如何影响这些模块运行的任何数据?

    谢谢、
    Sasha

    e2e.ti.com/.../TI_5F00_XRAY.zip

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    您好 Sasha、

    电源模块下方的焊锡空隙会导致不连续性/没有连接条件、这通常会导致输出电压未经稳压。 但是、您描述的问题听起来更像是器件本身或外露电感器上的 EOS 潜在损坏、因为输出电压正在调节、无论是在更高的输入电流和更低的效率下。 如果应用的焊锡膏不够、模块下方可能存在焊锡空隙。 我建议遵循我在下面附上的焊锡膏示例。  

    在与应用团队讨论您的保形涂层问题后、我必须返回给您。  

    此致、

    Jimmy   

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    您好 Sasha、

    我想再次在您的一些故障电路板上提供 TI FA、以帮助进行根本原因分析。 现在、如果我没有将问题发送到器件内部筛查、我很难确定问题是什么。  

    关于保形涂层问题、您能否提供保形涂层的类型和保形涂层的数量、以便我向 SMT 专家提供此信息。   

    此致、

    Jimmy  

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    您好 Sasha、

    我一段时间没有听到你的反馈。 线程不活动将导致它自动关闭。 您是否能够为 TI FA 发送一些故障部件、因为这将极大地帮助我们进行根本原因分析。 此外、您能否回答我的保形涂层问题、因为这些信息是 SMT 专家在研究之前要了解的信息。

    请允许我通过您在 E2E 个人资料中提供的电子邮件地址与您联系、以便我们可以保留直接沟通形式并进行任何后续对话。 系统将假定问题已在您的终端由于不活动而得到解决。  

    此致、

    Jimmy