[参考译文] LM2678：LM2678SD-12电容器故障

您好 Todd、
从您的描述中可以看出、某种过载会导致电容器故障。

如您所知、钽电容器容易因电压、电流或温度过高而受损。 这些 CAN 中的任何一个
影响其长期可靠性。 减少上述任何应力都将对提高可靠性产生积极影响。 最常见的
降低钽电介质应力以提高可靠性并防止灾难性故障的方法是减少
施加的电压应小于电容器的额定电压(通常建议电压降额60%至50%
电容器)。
对于100uF 电容器、从数据表表中可以看出、直流额定电压为16V。 因此、某些过压或过流可能会导致损坏。
此外、33uF 电容器的额定电压为25V、而输入电压为24V。
因此、两个电容器上的余量都很小。

我们通常建议使用额定电容至少比预期工作条件高50%的电容器。
此致
Brani

Brani、

让我提供一些其他详细信息。 首先、这些电容器的环境温度远未达到额定温度最小值/最大值。 我们实际上在 LM2678SD-12和 LM2678SD-5上发生了故障、每个板上一个。 两个输入电压均为24V。 12伏稳压器故障发生在输出电容、100uF 24V Sprague 电容上。 这是一个着火的地方。 最近的故障发生在5V 稳压器的24V 侧、即33uF 35V Sprague 电容器。 我们一直在测量该电容器上的输入电压、它似乎没有超过25V、接近35V 时要低得多。 因此、我不认为这个问题与过压或过热有关。 您能解释一下过流的含义吗？ 这或许可以解释一下失败的原因吗？ 我们的运行电流接近稳压器的上限(典型值为4A)。

Todd

Todd、
感谢您的详细解释。
不幸的是，这是非常不寻常的。
您是否可以通过任何方式提供设计的原理图和布局？
这将有助于我们进行故障排除。
此致
Brani

一个问题可能是电容器的 RMS 电流额定值。

您可以计算输入和输出以及的预期 RMS 电流

对照制造商的评级进行检查。

原理图如下：

输入侧(24V)发生故障的最新电容器的最大 ESR 为0.2Ohm、最大纹波(100kHz) IRMS 为1.12A。

发生火灾的原始电容器位于输出侧(12V)、最大 ESR 为0.09 Ω、最大纹波(100kHz) IRMS 为1.67A。

LM2678的预期纹波电流是多少？ 我的输出电流是可变的、但最大值大约为4A。

您好 Todd、
原理图看起来正常。
由于额定电压似乎足够、我认为此时应检查您所使用的电容器的额定电流。
纹波电流可能对您使用的电容器过高、从而降低其性能并最终导致其失效。
请查看组件数据表、并验证纹波电流额定值是否足以处理应用中的输入/输出电流。
要计算流经输入电容器的 RMS 电流、可以使用以下公式
Irmsin = Iout *平方根(D*(1-D))、其中 D 是占空比=Vout/Vin

和 RMS 电流通过输出电容器
Irmsout=((Vin-Vout)*(Vout/Vin))/(2*L*FSW*1.73)

一个尝试的实验是更改所用电容器类型之间的混合、例如将 C4/C5替换为22uF/35V 陶瓷电容器。
另外、在另一种情况下、24VIN/12V 输出电压、将其中一个输出电容器替换为陶瓷电容器组合可能会有所帮助。

我的理解是、纹波电流应在并联电容器之间分压、因此不应超过这些电容器的额定纹波电流。

我发现了类似的陶瓷电容器、它们满足钽的电容和电压额定值。 如果我用陶瓷电容器替换电路中的所有钽电容器、这可以解决我的问题吗？

正确的做法是、纹波电流将在电容器之间分摊。 但是、电容器不完全相同、因此其中一个电容器可能会经历更高的纹波电流、并可能发生故障。

我无法说用陶瓷电容器替代所有钽电容器是否可以解决您看到的问题。 您需要验证新的电容器配置是否有帮助并解决观察到的问题。 在总体性能方面、通常建议将陶瓷电容器组合放置在靠近稳压器的位置、并将一些钽电容器作为大容量放置。