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[参考译文] UCC28880：UCC28880：220VAC - gt；5VDC (30mA)- UCC 电流会反复熔断

admin
Guru**** 2466550 points
Other Parts Discussed in Thread: UCC28880

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/679391/ucc28880-ucc28880-220vac---5vdc-30ma---ucc-blows-up-now-and-then

器件型号：UCC28880

大家好、

我们 构建了一个基于 UCC28880的85-265VAC /50Hz 至5VDC (30mA)的小型电源、该电源随后馈入 LDO 以提供3V @ 30mA  

我们已经对其进行了严格的测试、但在大约每500次的测试中、UCC 将会在没有通知的情况下烧断。  

我们无法理解具体原因、我在下面详细介绍了电路和条件、我们非常感谢社区的支持。

BOM：  

U1 -> UCC28880

L1 -> 1mH、100mA

L2 -> 1.2mH、100mA

D1、D2、D3 -> IN4007

使用条件：

该电路与大型负载(2KW 电动工具(电感负载))并联、通常在发电机电源产生220VAC 时。 我们在负载、短路、浪涌等所有可能的应力条件下对电路进行了广泛测试。 但神秘 的是、每次1次爆炸、没有太多解释。 UCC 通常在首次上电时熔断、甚至在首次上电时也能完美工作、并在再次上电时熔断。

我们完全不了解解决方案和查找位置。

怀疑：

我们的器件上是否存在设计缺陷、或者我们忘记采用某种措施？ 或者可能是电感器[L1和/或 L2]出现问题、导致它通过 UCC28880D 保持充电和突发电流？

对此问题的可能诊断是什么？


非常感谢提前提供的支持！

谢谢、
Rohit

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    TI__Guru**** 2466550 points
    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。
    尊敬的 Sarkar：

    感谢您在设计中使用 TI 产品。
    在您的设计中、您将1N4007用于 D3作为续流组件。
    在我们的应用手册中、使用超快速二极管 STTH1R06A。
    我认为在过渡期间、长 TRR 可能会导致问题、您可能可以将 D3更改为合适的值。
    希望您可以在您的电路上找到该错误

    此致
    Kevin
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    TI__Guru**** 2466550 points
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    尊敬的 Kevin：

    感谢这一建议，我们也确定了同样的建议，我们将在明天对其进行测试并进一步更新。
    但更大的问题是、我们无法在受控条件下使电路发生故障、从而可以调试根本原因。

    谢谢、
    Rohit
  • 0
    TI__Guru**** 2466550 points
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    尊敬的 Rohit：

    让我们看看在您更改二极管后会发生什么情况。
    我不知道你在这里提到了什么。 是否要在故障时捕获波形以找出根本原因？

    此致
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    TI__Guru**** 2466550 points
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    尊敬的 Kevin：

    确切地说、希望在击穿期间捕获波形、以找出根本原因。

    您是否会建议任何方法或其他建议来检测根本原因？

    谢谢、

    Rohit

  • 0
    TI__Guru**** 2466550 points
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    尊敬的 Rohit：

    好的、我认为原因是基于 TRR。 当开关导通且二极管关断时、将会出现短路、这是由二极管的反向恢复导致的。 经过一段时间后、二极管的温度会升高、因此 TRR 时间会变差、从而在开关导通时导致更高的电流尖峰。 我认为电流尖峰是导致 IC 损坏的主要原因。 因此、如果您想要获得波形、可以在开关(IC)的输入端放置一个电流探头、并在示波器上调整触发器以获取所需的波形。 但需要时间。
    我希望此建议能帮助您找到错误。

    此致
    Kevin
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    TI__Guru**** 2466550 points
    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。

    尊敬的 Kevin：

    我们已经通过更改二极管来尝试它、但我们意识到问题可能出在其他地方。  

    以下是 UCC 烧毁的情况。

    1) 1)如果我们移除 C2 (1uF、450V)-我的假设是、发生这种情况的原因是、在振荡中、电感器 L1 (1mH)没有放电路径、因此从 UCC 中烧断是在施加功率而不处于运行状态时发生的。

    2) 2)如果我们移除 C3 (1uF、450V)-电路工作正常

    3) 3)如果我们用0欧姆电阻器替换 L1、则电路仍然正常工作

    4) 4)如果我们移除 L1、C2和 C3、电路仍会在线路中产生某些噪声

    我无法理解、什么情况会导致 L1放电路径受阻、这可能导致回流到 UCC 并导致其失效(暂时短路、然后烧毁为开路)。

    您的观察结果。

    非常感谢、

    Rohit

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    TI__Guru**** 2466550 points
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    Rohit、您好！

    您已找到一些解决此问题的重要线索。 在我看来、C2-L1-C3振荡电路中的振荡有可能对 UCC28880 HVIN/漏极输入进行过压或者将它们驱动至低于 GND。 请探测 HVIN 和漏极处的电压(使用隔离探头或使用1：1变压器隔离交流输入)、以查看正常运行期间这些输入上的应力。

    还有其他电路注意事项。 我使用了 UCC28880设计计算 器(可从以下链接获得：www.ti.com/.../sluc625)并尝试估算您的应用规格。 对于“规格”参数，我使用了85Vac 至265Vac 输入、4.9V 至5.1V 输出、100mV 纹波和30mA 负载(Iout)。 在“计算”选项卡结果中，第29行表示 DCM 运行模式，第28行表示输出电感器中的峰值电流高达0.3A (设计中为 L2)。

    您的原始过账表明 L2为1.2mH、额定工作电流为100mA。 这表明 L2在30mA (直流平均值)负载电平下可能接近饱和、并且峰值电感器电流可能高于计算器预测的300mA 峰值。 请使用电流探头检查 L2电流、以查看电流斜率是否变为非线性并向上弯曲、从而指示饱和。 这可能不会立即发生、但会随着电感器长时间升温而发生。

    我怀疑过多的峰值电流会激励输入 C-L-C 级并导致其共振。 该计算器还预测典型开关频率可能约为6kHz。 C-L-C 谐振的工作频率约为7kHz、这可能会由开关频率激发以实现振幅高于正常值的谐振。 此外、L1的额定电流为100mA、L2饱和产生的峰值电流会快速耗尽 C3并在 L1中积累更高的电流。

    此外、设计计算器建议在最大输入要求设置为265Vac 时使用1.32mH 的输出电感。 如果我将此规格降低至最大240V 交流、则电感建议值会降至1.2mH。 您将输入描述为220Vac、但这不考虑线路变化、也不考虑输入电压高于220Vac (标称值)时的可能应用。 请使用符合最小和最大规格的计算器来确定相应的输出电感和峰值电流额定值。

    我不清楚线路滤波电感器(L1)需要相同的峰值电流额定值、因为 C3应该吸收大多数进入 UCC28880的纹波电流、但是我建议1mH 对于负载电平(5V x 30mA = 150mW)可能是超大的、 谐振频率与典型开关频率太接近。 我建议充分减小 L1的值、以消除转换器可能激发的任何谐振、并检查其中的峰值电流、以确保其额定值足以避免饱和。 当然，您需要在进行任何更改后重新验证 EMI 合规性。

    此致、
    Ulrich
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    TI__Guru**** 2466550 points
    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。

    尊敬的 Ulrich：

    非常感谢您的详细观察。

    我们已经使用此设计、通过 LDO 的输出消耗为10mA @3V 一段时间了。 在我们最近的一些现场部署中、它开始爆炸、但很少发生。 从我们今天的测试开始、我想我们已经能够确定它出现的情况、请您就可能的解决方案提出专家意见。

    1) 1)使用自耦变压器在10-280 VAC/50Hz 范围内对其进行测试、并联1KW 感应负载进行密集测试。 -全部通过测试

    2) 2)经2kV 浪涌测试-通过

    故障条件(100个或更多)中的1个

    1) 1)当以超过3kW 或更大负载的线路连接时、断路器会突然切换

    一天中必须使用多个器件进行测试、以使其中2个器件发生故障。

    2) 2)当与5kw 负载并联时、连接装置的主线性开关突然打开

    我怀疑电路‐断路器和线路开关出现开关浪涌现象。 但我在电路中使用的是 MOV (10D471k)、我怀疑它可能不够。

    将非常有助于从上述观察中获得您的专家意见。

    谢谢、此致、

    Rohit

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    TI__Guru**** 2466550 points
    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。
    Rohit、您好！

    我同意您的看法、它似乎很可能与实际环境中的输入线路条件有关。 受控测试条件、即使在1kW 电感并联负载下、也不会产生足够的应力导致故障。

    然而、当在具有3kW 和5kW 并联负载的工业环境中进行测试时、我相信交流线路的切换会导致比测试条件更大的浪涌和尖峰。 交流线路本身可能非常感性、导通电流浪涌或关断电流中断可能会给 UCC28880输入端产生较大的尖峰(即使使用 C-L-C 滤波器也是如此)。
    我检查了 Bourns 10D471K 规格、它可能不会开始钳制电压、直到达到517Vpk 且电流仅为1mA。 如果必须钳制几安培电流、则 MOV 电压可以在600至700Vpk 范围内。

    我建议尝试使用额定值较低的 MOV (可能为10D431K、甚至为测试目的为10D391K)、以查看故障率是否下降或完全消失。 我仍然认为、如果您有一个探针可以处理峰值电压、那么最好观察 HVIN/漏极处的电压。 电感器周围有一个电流探头、用于在正常和异常条件下验证电感器中的峰值电流。
    即使您的典型负载看起来是10mA、设计额定值也是30mA、因此我认为应该在那里进行测试、以验证是否符合设计要求、而不仅仅是典型负载。

    最后、如果 MOV 较低、您可能需要添加一些串联输入线路电阻以限制进入 MOV 的电流、从而允许 MOV 在线路尖峰条件下钳制较低的电压。 此外、您可能需要考虑10mm 磁盘 MOV 是否具有足够的浪涌吸收能力、以便在恶劣的交流线路环境中使用寿命。 为了避免过早烧毁、可能需要14mm 或更大的尺寸。 (但这是把车放在马之前。 首先、让我们看看较低的电压钳位是否首先解决了问题。)

    此外、我还认为 D3应该是 Kevin 先前建议的超快二极管。 当 UCC28880导通且输入电压处于异常峰值时、慢速1N4007二极管中的反向恢复电流过大也可能会导致更高的击穿电流出现问题。

    此致、
    Ulrich