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[参考译文] LM34910:如果我们使用替代组件、则电源出现故障

Guru**** 2560390 points
Other Parts Discussed in Thread: LM34910, LM34910C

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/739592/lm34910-power-supply-fails-if-we-use-alternate-components

器件型号:LM34910

我们已投入生产多年、其电路板采用 LM34910作为稳压器之一。 这是电路板的主电源(逻辑电路、5V)。 该板具有一个微控制器和一系列光传感器。 总功耗(几乎稳定)约为250mA。 由于该电路板是由当时的第三方顾问设计的、我们不知道他们用于设计的设计参数。 过去对类似电路板的研究表明、主电感器和输出电容器的值不是最佳解决方案、我们认为该电路板也是如此。 尽管如此、我们在过去(大约15K)生产了这些电路板、没有任何问题。

这是原始电路:

最近、组装制造商需要添加替代部件、因为指定的原始部件很难找到或已停产。 当我们连接全部或部分负载(光传感器)时、某些电路板(1000输出10)似乎在一个点后无法通信、这是微控制器尝试通过 FET 激活 LED 电源时瞬时欠压造成的。   

更换的部件为 D22和 L3。

器件标识符 原始组件 P/N 新组件 P/N
L3 Eaton / Bussman、UP2B-330-R Coilcraft、DO3316T-333MLD
D22. Vishay、VS-50WQ04FNTR-M3 Diodes Inc、SBRT10U60D1-13

我们的制造商说、L3容差使得更高的电感使得电路板发生故障。 为了证明这一点、他使用了电感较低的 L3器件(27uH)、并使这些电路板正常工作。

然而、我的一位同事使用了旧的 D22器件(采用新的33uH 电感器)、并也修复了他的电路板。  

我们还注意到、加热电路板(焊接任务等之后)会使电路板工作、直到电路板冷却、此时电路板再次开始出现故障。

此外、如果我们开始逐个移除负载(光传感器)、则电路板将再次运行。

似乎电路受到负载的影响(这是我们最初确定问题的方式)。

为了自行检查、我在过去正常工作的电路板上的稳压器引脚1处使用示波器测量了电路(例如、原始组件)。 该稳压器似乎在454KHz 的连续模式下工作(由 R96设置)。 但是、该脉冲会显示一些振铃:

良好的电路板、开关输出。

然后、我指示我的同事(我没有直接访问权限、这位于另一个位置)在故障电路板上测量相同的点:

电路板故障-无法正常工作、输出开关

开关似乎在非连续模式下工作(大约60kHz)。

另请注意、脉冲完成后(示波器中的小矩形峰值)、输出电压为0。 稍后会发生振铃、并将此电平提高到5V、直到出现下一个脉冲。

二极管在这方面似乎起着关键作用、唯一明显的差异可能是二极管的 VF 水平、因为检查波形图似乎有100mV 的差异。

您能否解释一下二极管如何影响电路以及哪些参数至关重要?

您可能已经了解电路板已经制造、最好的解决方法是尽可能少地更换部件。 我们的制造商建议使用稍低值的电感器、但我们已经看到二极管也可以解决该问题。 你有什么建议?

提前感谢、

Ilias

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    Ilias、您好!

    对于二极管、两个最重要的参数是反向恢复时间和正向电压。 正向电压应约为0.75V、以便在电流限制或过载运行期间保护器件。 该电压将强制电感器电流减小。

    我在原理图1.25A 负载上看到了您的注意。 这是您看到故障的负载条件吗? 您也会看到故障的输入电压范围是多少?

    谢谢、
    Katelyn
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    您好 Katelyn、

    输入电压在24V 直流时保持恒定。

    负载从大约80mA 开始、然后由于微控制器复位例程中的早期传感器激活、通常尝试跳转到250mA。

    我们注意到的另一个差异是稳压器也从 LM34910更改为 LM34910C。 这可能是一个问题吗?

    原理图中说明了1.25A、但我不确定该值是否用于计算 L/C 网络。 遗憾的是、我们没有任何有关此电源单元设计的文档。

    关于我在工作板上提供的第一个示波器图、这种振铃是预期的(也是可接受的)吗?
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    您好!

    我不希望从 LM34910变为 LM34910C 会导致该问题。

    这是一个很大的振铃量。 您是否使用 Tip & Barrel 方法进行此测量? 您能否共享此器件的布局? 一种可能性是新组件的寄生效应已从原始组件转移。 您不希望在任何时间段内超出 VIN 或 SW 引脚上的绝对最大值。

    此致、
    Katelyn
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    尊敬的 Katelyn:

    否、我在此测量中未使用 Tip & Barrel 方法、因为我需要修改电路板(以获得 D22阴极测量附近的接地点)。

    我还发现、测量不同元件(靠近 LM34910引脚1和电感器)上的同一节点时、该振铃比我在 D22阴极中看到的值低5V (峰值)。

    D22的背面(阳极)有更小的振铃量、这使我相信振铃是真实的。

    我还使用了相同的方法来检查另一个电路板、该电路板是我自己使用 LM22676MRE-ADJ 进行设计的、并且开关上根本没有振铃、这表明此处显示的振铃可能有效。 另请注意、脉冲的下降沿是多么干净、也没有任何噪声/振荡。  

    这是一个工作电路。

    也请检查布局:

    顶层

    底层

    谢谢、

    Ilias

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    尊敬的 Katelyn
    为了使事情变得更简单、我们持续激活了负载(因此它始终保持稳定、不受微控制器控制)。
    故障电路板无法将电压电平保持在5V、而是保持在4V。 输入电压始终为24V 直流稳定。

    我们还发现故障器件是由新二极管造成的。

    我们已重点介绍了二极管部件 SBRT10U60D1-13。 您能告诉我们为什么该器件会导致电路板发生故障?
    从规格来看、它似乎是一个与原始器件 VS-50WQ04FNTR-M3相似的器件。
    数据表中未提及恢复时间、因为肖特基二极管未定义恢复时间;电容差约为100pF。

    谢谢、
    Ilias

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    Ilias、您好!

    这两个文档讨论了选择二极管时的不同注意事项:
    www.ti.com/.../slva477b.pdf
    e2echina.ti.com/.../Efficiency-of-synchronous-versus-nonsynchronous-buck-converters.pdf

    我认为振铃也是真实的、我只是想了解振铃的真正幅度。 使用较长的接地线将使此振铃看起来大于它的值。 第二、看看您的布局、我建议将 C26/CIN 直接移至 IC 旁边。

    此外、根据我的理解、当您说故障器件时、您是指该器件永久损坏还是输出电压低于预期值(4V)?

    谢谢、
    Katelyn
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    尊敬的 Katelyn:

    当我说发生故障的部件时、我是指电源发生故障(电压低于4.85V、通常为4V 或更低)。 零件未损坏。

    我们选择并试验了来自 on Semi 的以下二极管: MBRD360T4GOSTR-ND,结果很好。

    关于振铃:我成功地使用了 Tip Barrel 方法。

     在最小负载(0.2A)下、振铃范围为14Vpp、最大电压为38V。

     2.使用0.8A (我们的正常最大值约为0.3-0.4A)时、电路板出现1.4V 输出故障。 同时、我的振铃范围为44Vpp、最大电压为52V。  

    因此、具有振铃的初始照片(以及相关级别)是正确的。

    另一个实验是在有负载时开始降低输入电压、以查看电源在哪个电压输入范围内发生故障。

    在上述负载(6.8 Ω)下、我开始降低输入电压。 该板在8V-22V 范围内开始工作(也称为提供5V 电压)。 22V 时、开关/二极管的最大峰值电压为50V。

    我想问题是由于开关和二极管上的振铃和达到的最大电压电平。

    振铃应该是 PCB 问题。 我看到反馈线路穿过并分离底层上的接地端、就在二极管的正上方。  

    谢谢、

    Ilias

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    Ilias、您好!

    感谢您帮助澄清您的问题。

    是的、我同意振铃应该是 PCB 问题。 不同的组件选择会使这种情况更糟、因为振铃会因 PCB 和组件的特定寄生效应而异。 导通半导体二极管看起来是一个不错的选择。 我很高兴听到这个二极管正在为您解决问题。

    如果您要进行 PCB 旋转、我建议为电感器和二极管选择更小的封装尺寸、以缩小此环路。 此外、我还会考虑使用陶瓷输出电容器来减小该环路。

    此外、您可以正确地看到、您永远不希望 FB 迹线穿过 SW 平面。

    此致、
    Katelyn