LM2586 - Indutor aquece e queima

Estou projetando uma fonte de corrente constante intensificada para acionar tiras de LED (a tensão de carga nominal é de 54 VCC). Requisitos:

V _em : 18..32 VDC
I _out = 0,2 A
_Saída V = 54 VCC (nominal) - 57 VCC (máximo)

Como o circuito deve ter uma entrada on-off, decidi usar o LM2586SX-ADJ .

Problema

Um protótipo rápido feito à mão funcionou bem no estágio de P&D, então fabricamos uma centena de circuitos. O circuito funciona bem após a energização. No entanto, após algum tempo (eu realmente não posso dizer uma duração exata, mas varia entre 15 minutos e 1 hora), o indutor começa a zumbir, superaquece e, finalmente, falha permanentemente (queimaduras) em alguns segundos . Devo dizer que tanto o IC quanto o indutor se mantêm bem frios durante a operação normal.

O que eu tentei

No começo, eu pensei que o problema vem da resistência DC do indutor. Então substituí o indutor por 7447709681 da Würth . Isso não ajudou.
Aumentou a frequência de comutação para quase 200 kHz. Isso não ajudou.
Colocou um capacitor de 0,1 µ na entrada do LM2586. Isso não ajudou.
Colocou um amortecedor (47 Ω e 10 nF) no pino do interruptor. Isso não ajudou.

Esquema:

PCB:

NOTAS:

A camada inferior é completamente GND, sem cortes nem furos.
Há um filtro pi (100 µF elco - 68 µH - 100 µF elco) antes da entrada, VX . Mas está em outra folha, então não pude mostrá-la aqui.
A entrada BL vem do microcontrolador (5 V ou GND).

Então, eu estou preso neste problema. Qualquer ajuda será muito apreciada.

— Rohat Kılıç
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Não há muita margem de tensão no C34, o limite de saída, ao operar com saída de 57V. Você colocou um escopo em uma placa de trabalho e mediu a tensão de saída de pico naquele momento?

— AlmostDone

Como esse feedback deve funcionar?

— Oldfart 29/03

@ RohatKılıç, a maneira como o nó do pino de feedback funciona é variar o nó SW até que o pino de entrada veja a tensão que espera (1,23 VCC). O pino em si é de alta impedância e não gera nem afunda a corrente. (Ou talvez eu esteja saindo para almoçar). Requer divisor de resistor entre os pinos C34 e FB.

— Brian Dohler

@ Brian não, não. Esses resistores são colocados no caminho de retorno da carga para que a corrente de carga flua através deles. Como a tensão nesses resistores será mantida em 1,23VDC, a corrente de saída será mantida em 205mA, mesmo que a tensão de carga varie. Basta olhar de uma perspectiva diferente: tensão de saída constante e corrente de saída dependente da carga vs corrente de saída constante e tensão de saída dependente da carga .

— Rohat Kılıç

Você pode não desconectar deliberadamente a carga, mas parece que ela passa por um conector para que isso possa acontecer. Ou a carga pode falhar e entrar em circuito aberto. De qualquer forma, o regulador irá funcionar de maneira plana, tentando aumentar a tensão do pino FB. Sem nada para detê-lo, poderia exceder as tensões nominais do capacitor, diodo ou IC. Eu adicionaria algo para impedir que isso acontecesse.

— Finbarr 29/03

Respostas:

Acredito que você esteja excedendo a classificação de tensão inversa de pico (PRV) de D4, o diodo Schottky de 40 V. Durante o seu ciclo de comutação, quando o pino SW do 2586 chega a 0 V, o D4 fica com polarização reversa devido ao nível na saída na parte superior do C34. Com a saída definida para 57 V, isso excede a classificação reversa de 40 V de D4. Isso só pode ser observado e medido com um osciloscópio; você não pode ver isso com um multímetro.

Se essa é a causa ou ainda há outra coisa, sugiro que você use um diodo de 60 V no lugar dos 40 V para D4.

Explicação mais detalhada:

Quando o interruptor está desligado, a carga é bombeada para o C34 e é drenada pela carga. Com o diodo em curto, o C34 não retém mais essa carga quando o interruptor está ligado, mas diminui rapidamente para zero. O feedback detecta a queda e o controlador de comutação comanda mais tempo para acumular uma corrente mais alta no indutor. Quando isso chegar a tempo, o indutor irá saturar. Quando saturado, ele não funciona mais como indutor, e a corrente através de L10 será limitada apenas por sua resistência ao enrolamento e tensão aplicada.

— Quase pronto
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Um diodo de 60 V para saída máxima de 57 V DC? Melhor usar um com 70 V.

— Uwe

Ok, mas, não entendi mal, eu não conseguia entender como isso resulta na queima do indutor de potência. Você poderia por favor elaborar?

— Rohat Kılıç

— 22618 AlmostDone

Eu sugiro que o seu diodo B340A esteja em avalanches, pois você está excedendo em muito a sua tensão reversa.

O diodo deve diferenciar a tensão que você gera, portanto, você precisa de uma classificação de tensão acima da tensão do capacitor. Eu usaria algo na faixa de 75 a 100 volts e talvez um ES07B fosse suficiente.

— Jack Creasey
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Ding ding ding! Arma de fumar aqui.

— winny

@ RohatKılıç Longa história curta (e simplificada): seu diodo curto-circuito porque não suporta a tensão. Obtenha um com uma tensão reversa máxima máxima mais alta, tente duas vezes.

— Mast

Tudo bem, eu vejo agora. Eu tenho ES1G (400V / 1A) em mãos e substituirei o diodo por isso. Espero que isso resolva porque me custou cerca de 2 semanas.

— Rohat Kılıç

D4 deve ter uma classificação de tensão 3 vezes a saída DC esperada apenas para uma margem de segurança de 50%. A razão é que, quando C4 possui 57 volts, o diodo vê os 57 volts e o zero volts quando o MOSFET interno está novamente ligado. Agora, ele tem 57 volts no sentido inverso. Em seguida, outra onda de corrente direta.

O indutor está superaquecendo devido ao curto-circuito do D4, de modo que o indutor e o MOSFET recebem a carga do capacitor de volta.

Insira um diodo rápido com pelo menos uma classificação de 200 volts e esse problema desaparecerá.

— Sparky256
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