LM2586 - 电感加热然后燃烧

电器工程 开关模式电源 LED驱动器 升压 平面电感 过热
2022-01-07 19:50:58

我正在设计一个升压恒流源来驱动 LED 灯条(标称负载电压约为 54 VDC)。要求:

  • 输入电压:18..32 VDC
  • 输出= 0.2 A
  • V out = 54 VDC(标称)- 57 VDC(最大值)

由于电路应该有一个开关输入,我决定使用LM2586SX-ADJ


问题

一个手工制作的快速原型在研发阶段工作得很好,所以我们制造了一百个电路。通电后电路工作正常。然而,过了一段时间(我真的不能说确切的持续时间,但它在 15 分钟到 1 小时之间变化),电感器开始嗡嗡作响,过热,然后最终在几秒钟内永久失效(烧毁) 。我不得不说 IC 和电感器在正常运行期间都保持相当凉爽。


我试过的

  • 起初,我以为问题出在电感的直流电阻上。所以我用Würth 的 7447709681替换了电感器它没有帮助。
  • 将开关频率提高到接近 200 kHz。它没有帮助。
  • 在 LM2586 的输入端放置一个 0.1 µ 电容。它没有帮助。
  • 在 SW 引脚上放置一个缓冲器(47 Ω 和 10 nF)。它没有帮助。

示意图:

在此处输入图像描述

印刷电路板:

在此处输入图像描述


笔记:

  • 底层完全是 GND,既没有切口也没有孔。
  • 在输入VX之前有一个 pi 滤波器(100 µF elco - 68 µH - 100 µF elco)但它在另一张纸上,所以我不能在这里展示。
  • BL 输入来自微控制器(5 V 或 GND)。

所以我被这个问题困住了。任何帮助将不胜感激。

3个回答

我建议您的B340A 二极管正在雪崩,因为您远远超过其反向电压额定值。

在此处输入图像描述

二极管必须隔离您产生的电压,因此您需要高于电容器电压的额定电压。我会使用 75-100 伏范围内的东西,也许ES07B就足够了。

我相信您已经超过了D4(40 V 肖特基二极管)的峰值反向电压(PRV) 额定值。在开关周期中,当 2586 上的 SW 引脚变为 0 V 时,由于 C34 顶部的输出电平,D4 变为反向偏置。将输出设置为 57 V,这超过了 D4 的 40 V 反向额定值。这只能用示波器观察和测量;你用万用表看不到这一点。

无论是这个原因还是还有其他原因,我建议您使用 60 V 二极管代替 D4 的 40 V。

更详细的解释:

当开关关闭时,电荷被泵入 C34 并被负载排出。随着二极管短路,C34 在开关打开时不再保持电荷,而是迅速减小到零。反馈感测压降,并且开关控制器命令更长的导通时间以在电感器中建立更高的电流。当这个导通时间变得足够长时,电感器将饱和。饱和时,它不再充当电感器,通过 L10 的电流将仅受其绕组电阻和施加电压的限制。

D4 的额定电压应该是预期直流输出的 3 倍,安全裕度为 50%。原因是当 C4 上有 57 伏电压时,当内部 MOSFET 再次导通时,二极管会同时看到 57 伏和零伏。现在它的反向电压为 57 伏。然后是另一股正向电流。

由于 D4 短路,电感器过热,因此电感器和 MOSFET 将电容器电荷反馈给它们。

插入一个额定电压至少为 200 伏的快速二极管,这个问题就会消失。