LM2586 - Induktor nagrzewa się następnie pali

Projektuję podwyższające źródło stałego prądu do napędzania taśm LED (nominalne napięcie obciążenia wynosi około 54 VDC). Wymagania:

• V _w : 18..32 VDC
• I _out = 0,2 A.
• V _out = 54 VDC (nominalne) - 57 VDC (maksymalne)

Ponieważ obwód powinien mieć wejście on-off, zdecydowałem się użyć LM2586SX-ADJ .

Problem

Ręcznie wykonany szybki prototyp działał dobrze na etapie badań i rozwoju, więc wyprodukowaliśmy sto obwodów. Obwód działa dobrze po zasileniu. Jednak po pewnym czasie (tak naprawdę nie jestem w stanie podać dokładnego czasu trwania, ale wynosi on od 15 minut do 1 godziny) induktor zaczyna brzęczeć, przegrzewa się, a następnie w końcu ulega awarii (płonie) w ciągu kilku sekund . Muszę powiedzieć, że zarówno układ scalony, jak i cewka indukcyjna są dość chłodne podczas normalnej pracy.

Co próbowałem

• Na początku myślałem, że problem wynika z rezystancji cewki indukcyjnej na prąd stały. Wymieniłem więc cewkę indukcyjną na 7447709681 firmy Würth . To nie pomogło.
• Zwiększono częstotliwość przełączania do prawie 200 kHz. To nie pomogło.
• Umieściłem kondensator 0,1 µ na wejściu LM2586. To nie pomogło.
• Umieszczono tłumik (47 Ω i 10 nF) na pinie SW. To nie pomogło.

Schematyczny:

PCB:

UWAGI:

• Dolna warstwa jest całkowicie GND bez nacięć i otworów.
• Przed wejściem jest filtr pi (100 µF elco - 68 µH - 100 µF elco), VX . Ale jest w innym arkuszu, więc nie mogłem tego tutaj pokazać.
• Wejście BL pochodzi z mikrokontrolera (5 V lub GND).

Więc utknąłem na tym problemie. Każda pomoc będzie mile widziana.

Uważam, że przekraczasz szczytową wartość napięcia odwrotnego (PRV) D4, diody Schottky'ego 40 V. Podczas cyklu przełączania, gdy pin SW na 2586 przechodzi na 0 V, D4 staje się tendencyjne z powodu poziomu na wyjściu u góry C34. Przy wyjściu ustawionym na 57 V, przekracza to wartość znamionową D4 dla 40 V wstecz. Można to zaobserwować i zmierzyć tylko za pomocą oscyloskopu; nie widać tego za pomocą multimetru.

Niezależnie od tego, czy jest to przyczyną, czy też jest coś jeszcze, sugeruję użycie diody 60 V zamiast 40 V dla D4.

Bardziej szczegółowe wyjaśnienie:

Gdy przełącznik jest wyłączony, ładunek jest pompowany do C34 i odprowadzany przez ładunek. Gdy dioda jest zwarta, C34 nie utrzymuje już tego ładunku, gdy przełącznik jest włączony, ale szybko spada do zera. Sprzężenie zwrotne wykrywa spadek, a kontroler przełączający wydaje polecenie na dłuższy czas w celu wytworzenia wyższego prądu w cewce indukcyjnej. Gdy czas ten stanie się wystarczająco długi, induktor będzie nasycony. Po nasyceniu nie działa już jako cewka indukcyjna, a prąd płynący przez L10 będzie ograniczony jedynie rezystancją uzwojenia i przyłożonym napięciem.

Sugerowałbym, aby Twoja dioda B340A była lawinowa, ponieważ znacznie przekraczasz jej napięcie znamionowe.

Dioda musi wytrzymywać napięcie, które generujesz, więc potrzebujesz napięcia znamionowego powyżej napięcia kondensatora. Użyłbym czegoś w zakresie 75-100 woltów i być może wystarczy ES07B .

D4 powinien mieć napięcie znamionowe 3-krotnie większe niż oczekiwany wyjściowy prąd stały tylko dla marginesu bezpieczeństwa 50%. Powodem jest to, że gdy C4 ma 57 woltów, dioda widzi zarówno 57 woltów, jak i zero woltów, gdy wewnętrzny MOSFET jest ponownie WŁĄCZONY. Teraz ma odwrotnie 57 woltów. Potem kolejny przypływ prądu przewodzącego.

Cewka indukcyjna przegrzewa się z powodu zwarcia D4, więc cewka indukcyjna i MOSFET otrzymują z powrotem ładunek kondensatora.

Włóż szybką diodę o napięciu co najmniej 200 woltów, a ten problem zniknie.