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[参考译文] LMR51430:另一个烧毁:VIN 至 SW

Guru**** 2382500 points
Other Parts Discussed in Thread: LMR51430, TPS564201, LMR51635
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/1455977/lmr51430-another-burning-out-vin-to-sw

器件型号:LMR51430
主题中讨论的其他器件: TPS564201LMR51635

工具与软件:

警告:我是一个业余爱好者,正在做一个家庭项目。 我的问题似乎与这个旧线程密切相关: https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1241239/lmr51430-switch-regulator-keeps-burning-out-at-vin-net

我将 LMR51430用作降压转换器:电源最终来自固定发动机(固定式发电机)上的12V 汽车电池、我会将其降至5V/3A、用于 Raspberry Pi Zero 和电池调制解调器。 我制作了电路图(见下方小片段)和2层 PC 板设计(见下方)。 订购了三个 LMR51430芯片、前两个芯片在第一个原型组件上烧毁。 由于尚未填充电路板、因此除了一个3mA LED 之外、没有负载连接到稳压器。 现在、一切都由 HP 台式实验室电源(14V)供电。 两个芯片都能承受最多几分之一秒的电压!

症状:第一个芯片在 Vin 和 SW 之间完全短路(大约1 Ω)。 第二个芯片的 Vin 和 SW 之间约为100 Ω、GND 和 Vin 之间约为200 Ω、FB 和 GND 之间约为160 Ω。 尚未测量引脚之间的二极管压降、但它可能无关紧要。

我知道在电路图和 PC 电路板布局布线中有几个小错误。 首先、Cin 过大、为22uF (X5R 类型)、而不是所需的4.7uF。 其次、电路图中缺少 Cin 的高频100nF 部分、但我将其添加到了原型中(通过将0603焊接在22uF 1210上)。 看一下布局、芯片周围应该有更多的覆铜平面、并且两个反馈电阻器离 FB 引脚太远。 但这是否 足以连续两次彻底杀死芯片? 好的一面是:所有电源线迹宽度至少为0.5mm、其中大部分为完全1mm。 两侧的接地平面。

明显的怀疑是输入上的瞬态。 好消息是输入电源非常干净:一个由安装在 PCB 上的拨动开关打开的实验室电源、然后不到2"到 Vin 的迹线。 坏消息是 Vin 线路( SMBJ20CA-13-F)上的 TVS 二极管尚未组装。 在任何人甚至问之前:不,我没有发生的事的示波器轨迹。 因为我只剩下一个芯片,牺牲最后一个在祭坛似乎愚蠢的(加上,我不得不借用一个存储范围)。 但我将在下周早些时候订购更多硬件(顺便说一下、新年快乐)。 拨动开关是否存在故障?

我已在我的待办事项列表中将以下项目列入了电路板下一个旋转步骤:将 Cin 更改为4.7uF + 100nF、将两个反馈电阻器移至 FB 引脚旁边、将100nF 输出电容器移至两个22uF 电容器旁边、并添加更多铜和过孔。 也许甚至可以在反馈线路中添加一个33pF 电容器。 是否有其他好的建议可以实现这一目的? 可能需要改用其他芯片? 由于我需要手动焊接、SOT23几乎是我所能做的最小的、我想远离具有焊盘的芯片;但 TPS564201/8和他们的5A 朋友看起来也很不错、并且为我提供了一些电流上的余量。 他们是否更宽容? 是否应该在 Vin 线上添加一些内容来进行瞬态管理? 我在线路板上有充足的空间、因此即使是有源芯片也可以安装、但我需要一个具体的建议。

如果这种事故 在生产中发生、它会杀死 LMR51430的所有下游、因此我想在其 12V 输入端添加一个~2A 保险丝(穿孔、1/8W 电阻器的尺寸)、并在其输出端添加一个 crowbar 电路;可能是几个6V 1A 齐纳二极管。 这将使维修更容易、更便宜。

再次,我很抱歉,作为一个不知名的业余爱好者,但找到有关良好设计的信息是很困难的,所以我认为在这里问专家可能是有用的。

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    你好

    听起来您已经触及了所有正确的点。

    我认为重点放在接地是最值得强调的地方。

    尝试将 C4/C5接地端靠近稳压器接地引脚。

    尝试将 R4接地靠近稳压器的接地引脚。

    不要太担心 C6。

    我认为您的输入电容器很好;您也可以输入100nF 电容器。

    R3的顶部应连接到更靠近 C4/C5的位置、而不是电感器。

    您希望连接到 FB 引脚的布线非常短。

    尝试更仔细地按照数据表中关于接地的 PCB 示例进行操作。

    我认为、在输入端放置一个靠近器件的齐纳二极管是防止瞬变的好主意;或者一些其他类型的翻盖等

    您的交换机可能是导致该问题的原因。  当您准备好进行更多测试时、请尝试使用其他方法启动器件。

    您可能还需要对在施加12Vin 后从 EN 引脚启动器件进行实验。

    我们将很高兴查看您可能捕获的任何波形、并在准备就绪后查看您的新 PCB 布局。

    谢谢

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    感谢您的指导! 简而言之、您说的是、对 PCB 的入侵是业务的第一阶。 但是、由于我已经有一个 PCB、并且还剩一个芯片(在重新排序之前)、我将尝试看看我能够使用几根导线来改善接地、将齐纳二极管放在输入旁边并绕过切换开关。 我将借用我妻子实验室的存储示波器进行测试。

    编辑:尝试在一个限流电源上运行此工具显然是个不好的主意、因为它将在启动时振荡。 不会这么做!

    我会在几天或几周后报告!

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    Hmm、相关问题:何时可以(从经销商处小批量购买)购买 LMR51635? 在我完成此板并使其正常工作后、下一个项目将无法使用相同的 LMR51430 (输入电压可能会超过40V、标称24V 交流电压可能高达33V 的达尔恩灌溉变压器)、并且由于懒惰、我可以共享相同的 PCB 布局。 如果只是再多几周、那我就等新芯片吧。

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    你好

    我需要联系负责该器件的系统工程师以获得答案。

    由于节假日、这可能需要一周左右的时间。

    谢谢

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    你好

    我已向我们的团队询问 LMR51635可用性。

    感谢您的耐心。

    谢谢

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    您好、Ralph、

    建议您跟进有关问题产品供货情况的分销。

    谢谢。

    David。

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    胜利! 对电路图进行了一些更改:现在不是22uF 陶瓷、而是使用22uF 缠绕铝(有意提高 ESR)、在12V 输入端加上4.7uF 陶瓷。 在输入侧、紧邻输入引脚添加了100nF 电容。 添加了一个二极管来防止反向输入电压、并将 TVS 移到了战场旁边。 在 EN 引脚上、我决定加入电阻分压器、以便芯片仅在输入电压达到8V (因为输入电容器充电)时才导通;到那时、导通瞬态可能已经稳定了一些。 在输出侧、将 FB 引脚分压器移到紧挨着引脚的位置、并从相邻位置接地。 此外还添加了一个6V 齐纳二极管作为安全撬杠:如果 LMR51430熔断、至少电路板的其余部分将能够正常工作。 添加了更多的覆铜和一些过孔。 除了重新制造整个电路板、我制造了一个微型测试板、仅用于 LMR51430电路、布局布线如下。

    现在效果很好。 在几乎零负载(大约3mA)和大约1A 负载(5V)下进行测试。 我们还没有借用存储示波器来了解输入引脚上的瞬态。

    下一场战斗:使用小型测试仪板作为外置电源为我的主板,完成原型的完整测试,甚至可能部署它几个星期:飞线和双面泡沫胶带将测试仪板固定在主 PC 板上。 然后、一旦 LMR51635出现在经销商处、就对其进行测试(已经有测试仪准备就绪)。 只有这样、才对主 PC 板进行重新处理、以解决已经发现的大约半打样的问题。

    感谢您的帮助! 特别是因为我只是一个业余爱好者、他会买一些这类芯片。

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    你好

    很高兴我们能提供帮助。

    我暂时关闭这个帖子;如果您有更多问题、可以重新打开这个帖子。

    谢谢