Buck-Konverter-Problem

Ich habe diesen Abwärtswandler - BD9G201EFJ-M

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Spezifikationen des Abwärtswandlers:

  • Eingangsspannung - 18 V bis 32 V
  • Schaltfrequenz - 300 kHz
  • Ausgangsspannung 9V
  • Laststrom - 0 mA bis maximal 200 mA.

Ich führe einen Test durch, bei dem ich die Eingangsspannung mit diesem Kippschalter trenne und messe, wie lange der 47uF-Ausgangskondensator benötigt, um den Ausgang 9V zu entladen. Ich habe diesen Test mit verschiedenen Eingangsspannungen (18 V, 28 V und 32 V) und verschiedenen Lastströmen (ohne Last, 50 mA, 100 mA und 200 mA) bei 25 Grad Celsius durchgeführt, und die Ergebnisse waren normal und wie erwartet bei 25 Grad Celsius.

Kippschalter :

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Wenn ich den gleichen Test bei 85 Grad Celsius für 18 V Eingangsspannung und 28 V Eingangsspannung durchführe, ist die Ausgabe wie erwartet. Wenn ich die Eingangsspannung auf 32 V bei +85 °C halte, ohne dass eine Last am Ausgang angeschlossen ist, brennt mein IC durch, aber (Rauch kam) und für einen kurzen Moment war der Ausgang gleich der Eingangsspannung von 32 V.

Ich nahm den IC heraus und maß die Kontinuität zwischen den Vcc- und LX-Pins des IC, und das Multimeter zeigte Kontinuität. Es gibt also einen Kurzschluss zwischen Vcc- und LX-Pins.

Meine Hypothese:

Ich denke, aufgrund des hohen Eingangs-dV / dt (dV - 32 V bis 0 V und dt in der Größenordnung von 100 ms) am Eingang wurde der interne MOSFET zwischen den Vcc- und LX-Pins meiner Meinung nach beschädigt, und deshalb kommt es zu einem Kurzschluss dazwischen diese 2 Stifte.

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Meine Fragen :

  1. Warum liefert der Test bei +25 Grad Celsius korrekte Ergebnisse, schlägt aber bei +85 Grad Celsius fehl?

  2. Ist hohes dV/dt das Problem? Wenn ja, was passiert eigentlich, wenn wir dem Drain des MOSFET ein hohes dV / dt geben, während das Gate eingeschaltet ist (N-MOS)?

Beispiel einer Wellenform bei +85 °C ohne Last:

Bei einer Eingangsspannung von 18 V erhalte ich die folgende Wellenform ohne am Ausgang angeschlossene Last:

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Durch Öffnen der Eingangsleitung ist es sehr wahrscheinlich, dass der Buck - der in Ihrem Fall synchron ist - zu einem Aufwärtswandler wurde, der die Spannung von der Ausgangskappe nimmt. und eingangsseitig anheben: Der Synchro-Buck ist ein bidirektionaler Wandler. Damit haben Sie wahrscheinlich die maximale Nennleistung des Umschalters überschritten. Dies ist ein Klassiker in dieser Art von Schaltung. Wenn Sie dies vermeiden möchten, öffnen Sie entweder die Eingangsleitung nicht oder installieren Sie eine Begrenzungsschaltung über den Versorgungsstiften des Umschalters.
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Antworten (1)

Ein Abwärtswandler, der ein synchrones Gleichrichtungsschema implementiert, ist ein bidirektionaler Wandler: Er kann entweder die Quellenspannung wie ein klassischer Abwärtswandler reduzieren oder, wenn er vom Ausgang gespeist wird, den Ausgang verstärken und den ursprünglichen Eingang erhöhen. Wenn der Ausgang leicht belastet ist und Sie die Eingangsleitung öffnen, ist es sehr wahrscheinlich, dass der Wandler für einige Zyklen im Boost-Modus arbeitet. Wenn die gelieferte Spannung die maximale Nennleistung des internen Schalters überschreitet, sichern Sie sie ab.

Unten ist eine einfache SIMPLIS Zyklus-für-Zyklus-Schaltung eines 5-V-Abwärtswandlers, der im Spannungsmodus betrieben wird. Der obere Schalter S3 ist zu Beginn des Laufs geschlossen und ich werde ihn nach einiger Zeit öffnen, während ich die Eingangs- und Leistungsschalterschienen beobachte:

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Nachdem die Simulation abgeschlossen ist, sehen Sie eine Spitze in der Eingangsschiene, wenn der S3-Schalter öffnet:

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Sie können sehen, wie die Eingangsspannung ansteigt und sich 50 V nähert. Das hängt natürlich von der IC-internen Architektur ab, aber auch davon, wie die Eingangsleitung entkoppelt ist. Da diese Spikes jedoch extrem energiereich sein können, könnten einige wenige ausreichen, um den Umschalter zu zerstören. Ich sage nicht, dass dies unbedingt die Erklärung in Ihrem Fall ist, aber es ist ein Phänomen, das in diesen synchronen Buck-Umschaltern am Werk ist, dem sich Designer bewusst sein müssen.

Zusätzliche Bearbeitung

Die folgenden Diagramme zeigen, wie sich die Konfiguration im Buck- oder Boost-Modus ändert. Im Buck-Modus ist die reguläre Quellenspannung v ich N im umgekehrten Betrieb der Ausgangskondensator C Ö u T versorgt einen Hochsetzsteller.

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Vielen Dank für Ihre Antwort. Ich versuche, Ihre Antwort langsam zu verstehen. Aber ich habe noch 2 Fragen. 1. Ich habe denselben Test bei +25 ° C ohne Lasten am Ausgang und auch mit verschiedenen Lastströmen am Ausgang durchgeführt, wie in meiner Frage erwähnt. Aber der IC wird nur beschädigt, wenn ich denselben Test bei +85 ° C durchführe. Warum passiert es bei hohen Temperaturen und nicht bei +25 °C?
Könnten Sie bitte erklären oder einige Artikel darüber bereitstellen, wie der synchrone Abwärtswandler als bidirektionaler Wandler fungiert, wie Sie unter Nulllastbedingungen sagten? Und tritt dieses Phänomen nur im Leerlauf auf oder tritt es auch bei typischen und maximalen Lastbedingungen auf?
Für den ersten Teil ist es sehr wahrscheinlich, dass Sie eines der Geräte im Chip stürzen. Wenn der Übergang bereits hoch ist, können Sie die maximale Übergangstemperatur überschreiten und die Siliziumspuren verschmelzen. Für den zweiten Fall: Im Buck-Modus erregt der Hi-Side-Schalter die Induktivität, während der Low-Side-Schalter die Freilaufdiode ist. Im Boost-Modus ist die Ausgangskappe. wird zur Eingangsquelle, während der Low-Side-Schalter die Induktivität erregt und der Hi-Side-Schalter zur Freilaufdiode wird, die nun auf die Eingangsquelle zeigt.
Warum ist R3 = 1 Ohm? 1 Ohm bedeutet hohe Last oder?
Kann mir bitte jemand mit der Stromrichtung während dieses Phänomens helfen?
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