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LTC3780-60W小批量損壞問題

LTC3780的常規應用的電源

輸入:8-30V,輸出:12V 5A

4只MOS管用的SIR422,

電感是鐵硅鋁磁環15uH電感,磁環13X5mm,

輸入加入一只相同的電感的PI型濾波,

輸入電容2只330uF/35V電容,輸出2只470uF/16V電容

  先后分3次各做了100只,100只,200只,3780和MOS管等器件都不是同一批次的。每次出貨的時候,只在最小輸入電壓8V和最大輸入30V各做一次上電測試帶4A負載測試,不做時間老化測試。

每個批次中,客戶使用總會出現2-3只壞的情況,客戶反映,每次壞都是在上電的時候出現,客戶的應用幾乎都是12V穩定輸入,24V穩定輸入,經過測試發現大部分都是2只下管MOS管擊穿,對應的3780的驅動腳對地短路,有的是輸入下管擊穿,有的是輸出下管擊穿,有的都擊穿,還有一只4只管全部擊穿短路。

返修更換芯片和MOS管后,做了一些動態測試,比如負載跳變測試,輸入電壓8-30V大幅度變化帶載空載測試(因為沒有編程電源,手動快速調壓的方式),輸出短路測試,帶載上電測試,空載上電測試,老化測試,都沒有問題。

不知道有沒有前輩出現過這樣的問題,希望能分享一下經驗。

有沒有可能是輸入源的功率不夠導致呢?

原理圖如下:

QQ截圖20181127115319

8V輸入BOOST, 4A負載下,輸出上管TG1波形如下:

8Vin-48W-TG1

8V輸入BOOST, 4A負載下,輸出下管BG1波形如下:

8Vin-48W-BG1

8V輸入BOOST, 4A負載下輸入下管BG2波形如下:

8Vin-48W-BG2

8V輸入BOOST, 4A負載下,輸入上管TG2波形如下:

8Vin-48W-TG2

8V輸入BOOST, 4A負載下,輸出SW1波形如下:

8Vin-48W-SW1

8V輸入BOOST, 4A負載下,輸入SW2波形如下:

8Vin-48W-SW2

30V輸入BUCK, 4A負載下,輸出上管TG1波形如下:

30Vin-48W-TG1

30V輸入BUCK, 4A負載下,輸出下管BG1波形如下:

30Vin-48W-BG1

30V輸入BUCK, 4A負載下,輸入下管BG2波形如下:

30Vin-48W-BG2

30V輸入BUCK, 4A負載下,輸入上管TG2波形如下:

30Vin-48W-TG2

30V輸入BUCK, 4A負載下,輸出SW1波形如下:

30Vin-48W-SW1

30V輸入BUCK, 4A負載下輸入SW2波形如下:

30Vin-48W-SW2

全部回復(20)
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yuyuyu5
LV.8
2
2018-11-27 12:25
更換就解決了,,,,,,,,,,,,,
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liufan
LV.4
3
2018-11-27 13:09
@yuyuyu5
更換就解決了,,,,,,,,,,,,,

恩, 更換了之后就好了,我現在想找到原因,  猜測有這個方面的原因:

1. MOS管在貼片的時候,因為靜電防護等等不當操作,造成MOS管的隱性問題,出貨的時候做簡單的測試沒有檢測出來,在客戶那里出現

2. 物料本身存在不良的問題

3. 輸入給電源的輸入源功率不夠,不過,我不太確定當輸入功率不夠的時候損壞的機理是什么?

這些暫時是我的猜測而已,隨后我限制一下輸入源的電流再做一次測試看看。。。

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liufan
LV.4
4
2018-11-27 13:11
@yuyuyu5
更換就解決了,,,,,,,,,,,,,

另外,還有一個問題,在BOOST的時候,從波形可以看到PWM的占空比抖動很厲害,這個是正常的嗎? 

哪些原因會造成PWM發生大幅度的抖動呢?

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2018-11-27 16:41
@liufan
另外,還有一個問題,在BOOST的時候,從波形可以看到PWM的占空比抖動很厲害,這個是正常的嗎? 哪些原因會造成PWM發生大幅度的抖動呢?
先測下8v和30v輸入時電感電流波形,看L2是否飽和。
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2018-11-27 21:21
你好,請問如何上傳圖片呢?試過幾次都提示無法上傳,可以解答一下嗎
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2018-11-28 09:03
我們用的3789也有這個問題,找不到原因
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2018-11-28 09:42
@Tim(自國)
你好,請問如何上傳圖片呢?試過幾次都提示無法上傳,可以解答一下嗎
您無法上傳圖片的話,可以添加我的QQ(1929515385),將具體情況跟我講一下,我這邊幫您看一下
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liufan
LV.4
9
2018-11-29 01:44
@ymyangyong
先測下8v和30v輸入時電感電流波形,看L2是否飽和。

我大概看了一下采樣電阻的波形,應該沒有飽和,上升和下降還比較線性,不知道是不是測量的問題,采樣電阻上的尖峰很多。

明天發波形把。。有點晚了。

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liufan
LV.4
10
2018-11-29 01:46
@Tim(自國)
你好,請問如何上傳圖片呢?試過幾次都提示無法上傳,可以解答一下嗎
是不是格式不對啊,我這邊是JPG格式的,沒有什么問題。
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liufan
LV.4
11
2018-11-29 01:49
@ymyangyong
先測下8v和30v輸入時電感電流波形,看L2是否飽和。

占空比抖動,我了解了一下,說和電流的斜坡補償和環路有些關聯,LTC3780有一個ITH端,我用手去觸摸這個腳的時候,占空比抖動更加厲害,只是不知道我該如何調整這個腳的外圍器件。

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liufan
LV.4
12
2018-11-29 02:00
@千里知外
我們用的3789也有這個問題,找不到原因

上面發的圖是開了20M帶寬限制的,看起來還不錯,今天關掉了20M限制,再測量,尖峰明顯多了。

后來,在4個MOS管的柵極差各串聯了一只18歐姆的電阻,擔心這個電阻太大,MOS管功耗過高,就空載開機,輸出正常,但是MOS管很熱,輸入電流明顯增大,說明開關功耗明顯增大了。

后來又各并聯了2只18的電阻,3只并聯差不多6歐姆,GS驅動的上升沿頂部稍微有點圓,不開20M帶寬限制的時候,尖峰和振蕩明顯降低了不少,效率沒有測量。

另外,我猜測燒MOS管和尖峰可能有關,可能是柵極沒有串聯電阻導致的,我準備改版加3.3歐姆RG電阻,

你的3789柵極加了RG電阻沒有?


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liufan
LV.4
13
2018-11-29 02:02

另外,有一個問題,有點困惑,給被測電源供電的220V電源插頭和示波器的插頭是否不能使用同一個插線板供電?

描述幾個現象:

1.   220V電源的輸出負極地線和被測電源是共地的,當示波器的地線夾子懸空,直接測量被測電源的某個點,示波器可以顯示出波形,只是波形很不穩定,而把地線夾子接到被測電源,波形就穩定了。

2.  當示波器的地線夾不接被測電源的地線,比如,比如我要測量高邊MOS管的VGS波形,地線夾子接到高邊MOS管的S極,測量接到G極,表筆在接觸時會有打火現象。感覺像是漏電一樣,理論上2個設備是獨立,沒有壓差回路,怎就打火呢?  記得曾經測量過一次MC34063的時候,因為示波器表筆測量打火把MC34063燒掉了,具體不記得是測的哪2個點了,后來,我試著將220V電源和示波器的插頭分別插到2個線路很遠的插線板,這個現象就明顯好很多。

這些個現象像是220電源和示波器通過市電線路產生了一個公共的連接而出現的打火。

如何解釋和如何解決呢?

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2018-11-29 09:26
@liufan
占空比抖動,我了解了一下,說和電流的斜坡補償和環路有些關聯,LTC3780有一個ITH端,我用手去觸摸這個腳的時候,占空比抖動更加厲害,只是不知道我該如何調整這個腳的外圍器件。

布線沒做好,也會有干擾。

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2018-11-29 10:38

樓主:我想問個問題,如果這個電源輸入是12V,輸出也是12V,4個MOS管是怎樣工作的,輸入12V輸出也是12V,電路不升壓也不降壓,是不是在輸入電壓等于輸出電壓的時候,MOS燒掉的,我沒有做過這種電路所以才問樓主的。

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liufan
LV.4
16
2018-11-29 13:18
@空軍通信兵
樓主:我想問個問題,如果這個電源輸入是12V,輸出也是12V,4個MOS管是怎樣工作的,輸入12V輸出也是12V,電路不升壓也不降壓,是不是在輸入電壓等于輸出電壓的時候,MOS燒掉的,我沒有做過這種電路所以才問樓主的。

當VIN>VOUT時,輸出上管處于長通狀態,下管關斷,輸入的上管和下管處于BUCK同步整流降壓模式;

當VIN

當VIN>=VOUT時,或者 VIN<=VOUT,  這里的大于和小于是指趨勢的意思,因為VIN和VOUT沒有絕對相等的狀況,控制器會先降壓再升壓,4只MOS管會同時工作,保持VOUT的穩定。

2種狀況的區別就是 在每個PWM的周期中,以振蕩時鐘的上升沿作為起點,輸入2管和輸出2管的先后順序不同。 具體可以看看中文手冊的第12頁,有具體的描述,不過,我感覺手冊的描述有點問題,管子的A,B,C,D標號寫錯了。

模式的切換條件沒有研究過,我猜應該和芯片的優化設計有關系,這個就不太清楚了,可以通過查看波形研究。

對于開關電源,我還不是很在行,只是略懂一點皮毛而已,希望可以多交流交流

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liufan
LV.4
17
2018-11-29 13:27
@空軍通信兵
樓主:我想問個問題,如果這個電源輸入是12V,輸出也是12V,4個MOS管是怎樣工作的,輸入12V輸出也是12V,電路不升壓也不降壓,是不是在輸入電壓等于輸出電壓的時候,MOS燒掉的,我沒有做過這種電路所以才問樓主的。

客戶的應用是輸入穩定的12V和24V, 壞的情況都是在開機瞬間, 暫時還不知道是不是在12V輸入的時候損壞的。

我沒有加RG電阻,關20M限制,用示波器觀察,尖峰和振蕩還是有一些的,也不排除是瞬時尖峰導致的。

不過,我測試了,輸入8-30之間,進行過空載上電測試,帶載上電測試,沒有出現損壞的情況。 

前天也測試了,限制輸入功率的方式帶載上電測試,也沒有出現損壞的情況。

客戶的負載是液晶顯示器的視頻控制板和LED液晶屏。

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2018-11-29 14:28
@liufan
客戶的應用是輸入穩定的12V和24V,壞的情況都是在開機瞬間,暫時還不知道是不是在12V輸入的時候損壞的。我沒有加RG電阻,關20M限制,用示波器觀察,尖峰和振蕩還是有一些的,也不排除是瞬時尖峰導致的。不過,我測試了,輸入8-30之間,進行過空載上電測試,帶載上電測試,沒有出現損壞的情況。 前天也測試了,限制輸入功率的方式帶載上電測試,也沒有出現損壞的情況??蛻舻呢撦d是液晶顯示器的視頻控制板和LED液晶屏。
每個MOS管的G級是要加電阻的(阻值10歐姆左右0,不加電阻MOS管容易壞,沖擊太大,還要加一個10K的下地電阻,給高壓形成一個釋放回路。我也不是專業做電源的,我是學通信工程專業畢業的。論壇里有人討論當輸入等于輸出這種情況。Boost,BUCK電路輸出端紋波很大,做大功率電源我不贊成這種架構。其實很早(2015年)論壇里就有人發表這種電路/upload/community/2018/11/29/1543472888-84561.pdf
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liufan
LV.4
19
2018-11-30 01:07
@空軍通信兵
每個MOS管的G級是要加電阻的(阻值10歐姆左右0,不加電阻MOS管容易壞,沖擊太大,還要加一個10K的下地電阻,給高壓形成一個釋放回路。我也不是專業做電源的,我是學通信工程專業畢業的。論壇里有人討論當輸入等于輸出這種情況。Boost,BUCK電路輸出端紋波很大,做大功率電源我不贊成這種架構。其實很早(2015年)論壇里就有人發表這種電路/upload/community/2018/11/29/1543472888-84561.pdf。

GS并聯10K電阻,這個手冊上面沒有提過,包括原廠的幾款3780的EVM板上都沒有加,可能在芯片內部已經內置了也說不定。

這個芯片有人做到了200W,并且量產,就是壇子里面的人。

另外,芯片手冊上提到,當輸入和輸出接近的時候,效率最高,在突發模式下,負載電流2A時,效率快到99%,我想不至于會產生很大的文波吧,

我這邊自己測試的文波大概在100mVpp。

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wfc0312
LV.5
20
2018-12-01 15:53

我碰到過類似情況,拓撲也差不多,

不過我的是數字電源,現在基本確定是GPIO PWM部分配置問題。我還在查。

你那個我建議測試一下啟動瞬間MOS的驅動波形。不要測穩態。

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liufan
LV.4
21
2021-04-29 20:33

好快,時隔2年了,這個問題最終的解決辦法就時在MOS管的柵極串聯了小電阻,后來再批量的時候,沒有發現損壞MOS管的問題,希望能幫到遇到類似問題的人。。。。

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