[参考译文] LM317：随机故障

您好，Stephen：

感谢您的指示、这非常相关。 与其他因素一起,它可能有助于找到原因,但它不是。 让我解释一下原因：

1)调节电压、直至达到非调节状态。 这意味着您需要考虑2个反向问题、在欠流情况下、您只会在电压调节方面遇到问题？是这样吗？还是会将 LDO 有效地分解为它无法再进行调节？

2)有时在空闲时发生的情况是真实的,或者至少我在空闲时检测到,但在负载条件下的概率较高时可能会发生这种问题,也只有在负载测试后才会检测到,之后在空闲时才会发生这种情况。

空闲~下、我将在36V 直流输入电压下消耗 Δ V 40mA、这意味着我将其降至16V、然后降至3、3V。 没有热量、一切都是完美的、这意味着对降压电压的分析具有极低的纹波和无噪声、并且 MCU 的控制操作也非常好和锐利。

由于我在6个测试原型中遇到了这个问题、因此、我认为何时可以检测故障而不出现更多问题、并将其仅隔离到该组件。

有趣的是、LDO 停止调节电压、很明显、随后它们会烧断、但我发现一个点来检测故障、但该点没有达到这么远：

- LDO 在烧坏之前的症状是在最坏的情况下输入和输出短路。 早期阶段是 LDO 未进行调节、但引脚上的测量(万用表)效果良好。

再次感谢您的答复和帮助。

莱昂纳

您好，Stephen：

再次感谢您的反馈。

最初、我所做的部分故障诊断是朝着这个方向进行的。
同样、LM317正在提供3、3V (固定) LM1117电源、该电源随后连接到 MCU、并提供3个 LED。
MCU 中的所有端口都由齐纳管和二极管进行保护。
话虽如此、我选择降低 LDO 的保护措施的复杂性、并在其电源线上对器件提供更高的保护。 它是一种选择,有它的缺点和脆弱性。 如您所指出、我将重新评估。
关于测试。 这用于高电流直流/直流电源转换器。

详尽地验证了在应力、开/关和正常运行条件下线路上发生的情况。 不存在反向电流、电压会变差(稳压状态始终良好)、直到在特定条件下对负载进行的应力测试生成谐波噪声。 这种干扰出现在大电流电力线上、仅通过 Vin 与 LDO 通信。 VIN 是电源、正在被测试为将电池作为源。 所以、高阻抗和极高的电流、几乎可以满足所有实际需要。
现在、该噪声出现在频率范围介于50kHz 和200kHz 之间的示波器上。 我首先在 LDO LM317上检测到它。 因为正如您说过的、它指向了那个方向。 从最初出现完全故障的时间到发生完全故障的时间、我都没有太多的时间来进行检测、但我不得不指出来检测一切并稳定功率电感器的原点。 为了进一步帮助您、我已验证所有组件、例如 LDO LM317上的电容器、从而最大限度地检测损坏类型(如果有)。 唯一真正的损坏发生在 LM317上且它何时停止调节。
我检查这一点的原因之一是降低电池电压电源、在应力测试下、LM317会出现故障、但由于电压不足以破坏 LM1117、因此它会保持"工作"。 在 LDO 线路的角度而言、即使在 MCU 上也没有问题。

非常感谢 TI 为您提供的所有支持、但我的观点是、我还没有确定到底是什么原因。
它可能是 ESD、也就是说、在处理测试时应更加小心。
除了你们的迹象表明我正在考虑这些问题并对其进行故障排除之外，我目前还试图分析有关接地回路的问题。 电路板有多个接地回路。 其中4个是在测试期间未使用的固定点、强制所有电流都通过电源连接器相对于接地。 它们之间的所有"接地端"均通过高电流路径、无岛和无"扼流圈"点进行连接。
由于我有一个高频和高电流情况、也作为一个附加因素、这可能会对 LM317产生电感式破坏性效应。 我始终使用接地层来屏蔽 PCB 设计、但如果发生这种情况、"屏蔽"可能是问题的根源、而不是防弹解决方案。
在这种情况下、它可以在 LDO 发生故障之前通过接地线对齐其上的谐波噪声、我忘记要提到的这一点在功率电感器方面显然已褪色、但它是相同的(通过示波器进行验证)。

再次非常感谢你的所有支持和友好的关注。

此致、

莱昂纳

您好，Leonardo，

您能否提供电路原理图和一些显示 LM317行为的示波器图？  

谢谢。

斯蒂芬

您好，Stephen：
很抱歉使用此日志来回复您的请求。

请查看 LDO 原理图、关于功率转换、仅一个电容器、一个 N 沟道 MOSFET、一个电感器和另一个电容器。 如果您有要求、我还可以向您展示电路的这一部分。

MCU 侧面的电路板控制电源设定点、并同时监控电路板的 Vin 和电路板的 Vout、指示3种状态： 1正常(本应该如此)、2错误(其中一个参数至少在设定点的10%到20%之间、超出或存在缺陷)、3故障(其中一个参数超过20%或低于20%)。 还有其他一些函数。

示波器图：

首先、您在空闲状态下拥有两个 LDO 的输出、没有向电路板请求功率、只有 MCU。

第二、您在应力测试时有两个 LDO 的输出、只需在板上加载。

第三、您拥有板的 Vin 与 LM317。

第四、您具有负载压力测试、低偏置电流(电荷)仿真以及缺少输入滤波的结果、用于分析实验板的可能结果和弹性。 您可以验证、即使在这种情况下 LM317可完美处理。

第5次对板上的 Vin 与 Vout 进行负载测试。

6在相同电路下、Vin 与 LM317相同。

第七、在相同电路下、您有 Vin 与 LM1117。

第8个功率电感器的电感器运行方式、它是噪声源。

我一直在降低噪声来解决这个问题、现在由于将谐振传播到 LM317、从最初的50kHz 频率更改为200kHz、这似乎已经消失了、如果您检查弹性测试、您将看到传播现在是300kHz 以上。 正如您可以在该图上验证的那样、LM317非常可靠。

我收到了以下 TI 文档、这些文档帮助我与您一起理解此种感觉。
在《LDO 噪声揭秘》SLAA412B–2009年6月–2020年8月修订、第6页、第2点。 我不确定这是否完全适用于 LM317、但似乎如此。 此外：《LDO 噪声详细检查》(slyt489)有助于了解用于噪声抑制的电容器值、并在您观察示意图时跟踪 LDO 上的反向电压指示。 这不是事实,但所有的点都是这样的。

我专注于通过假定噪音来解决问题、现在为了满足您的要求、我可以在电路板损坏时重新仿真故障、并将示波器图表告知您。 此外、对于损坏的 LDO、如果您提出要求、我可以根据您在这种情况下的建议执行测量和测试。

此致、

莱昂纳

您好、Leonardo、

您能否向我展示原理图的另一部分？  我不是很关注最后一个波形、也不是很关注电感器如何影响测量、或者电感器测试是什么。

谢谢。

斯蒂芬

您好，Stephen：

我之前已经在电力线上介绍了内容、现在需要介绍的内容已不多了。

关于我之前讲过的最后一个波形、您可能还记得： "在本例中、它可以在 LDO 发生故障之前通过接地线对齐其上的谐波噪声、我忘记要提到的这一点在功率电感器方面显然已褪色、但它是相同的(通过示波器进行验证)。"

由于是功率电感器生成电路干扰、并且我检测到 LDO LM317输出端的褪色和相位干扰、现在我将进行相同的测量。

作为一个假设、我认为可能是该频率导致性能下降和出现故障后。 我没有办法来稳定一个真正的原因影响,但通过变化来验证结果和行为.

此外、由于生成噪声的功率电感器可以将其用作参考、以查看所有电路中发生的情况及其影响。

再次感谢您的支持。

此致、

莱昂纳

您好，Leonardo，

此处的任何东西都不会让 LM317干扰、实际上、您的所有波形都显示了 LM317调节的输出。 如果 LM317输出端的噪声是输入端电感器产生的传导噪声、则可以增大 LM317的 Cout 以帮助衰减该噪声。  您还可以在底部设定点电阻器上添加一个电容器以提高纹波抑制能力：

您可能需要尝试在故障排除过程中在电路中添加保护二极管、以查看故障是否消失。  如果是、那么您就知道系统中存在绝对最大值违例或反向电流、您可以将二极管留在电路中、也可以跟踪源以解决问题。

谢谢。

斯蒂芬

您好，Stephen：

再次感谢您的关注。

正如我告诉过的、我一直在降低噪声以解决问题、从而停止随机故障。 自此、我在 LM317上没有任何活动。

正如我之前告诉过您的、我可以重新仿真问题以解决对 LM317的影响、因为我重点在原型上解决问题。

在第4个图中、您可以验证、当我在电路板条件高于最大极限的情况下对 LM317施加应力时、LM317反应非常好。 应该的。

此致、

莱昂纳

非常感谢您在 TI 的支持和关注。 期待您的支持。

此致、Leonardo