Понижающий преобразователь неожиданно умирает при подключении питания

Я сделал печатную плату для контроллера соленоидов на основе ESP32, который питается от разъема постоянного тока 24 В. Я использую понижающий преобразователь AP63205 для понижения этого входа до 5 В постоянного тока, а затем линейный LDO 3V3 для питания ESP32. Я собрал несколько таких одинаковых печатных плат, и все они должны питаться от 24 В постоянного тока.

Номинальное напряжение понижающего преобразователя составляет до 32 В постоянного тока, а все компоненты вокруг преобразователя рассчитаны как минимум на 32 В. Когда я подключаю 12 В к разъему постоянного тока, все работает, и светодиод питания, который у меня есть на плате, загорается.

Однако, когда я подключаю 24 В, иногда платы работают нормально, но иногда микросхема понижающего преобразователя сгорает (только при первоначальном подключении разъема постоянного тока), замыкая 5 В на GND (проверил, что микросхема повреждена, сняв ее, и короткое замыкание с 5V на GND на печатной плате исчезает). Когда это происходит, индикатор питания гаснет.

Если я запитываю печатную плату источником постоянного тока, начиная с 12 В, и медленно увеличивая напряжение до 24 В, плата всегда работает, как и ожидалось, без жарки. Я подозреваю, что проблема связана с подключением к разъему постоянного тока 24 В, но я не уверен, что может быть причиной непостоянных смертей.

Даже когда Buck IC умирает, 3V3 LDO все еще работает, и USB питает плату должным образом.

Схема моего понижающего преобразователя приведена ниже:

Схема понижающего преобразователя

РЕДАКТИРОВАТЬ: Компоненты, которые я использовал от DigiKey:

Блок питания 24 В постоянного тока, который я использую, следующий:Источник питания 24 В постоянного тока

Возможно ли, что индуктор не питается должным образом при первоначальном подключении питания, вызывая большую обратную ЭДС, которая поджаривает ИС? Есть ли защита от этого?

Я заметил, что при подключении разъема постоянного тока 24 В к другим устройствам иногда возникает небольшая искра. Я не уверен, является ли это проблемой с разъемом 24 В или это распространено, но, скорее всего, это виновато. Я все еще хотел бы защититься от этого.

Используйте диод TVS на входе, который может выдерживать 24 В, но фиксируется до максимального входного напряжения 32 В. Используйте предохранитель перед TVS, чтобы в случае неисправности предохранитель сгорел перед TVS.
Не могли бы вы отредактировать, чтобы включить фактические номера деталей: входного конденсатора (C7), выходных конденсаторов (C8, C9) и катушки индуктивности (L1). См. техническое описание AP36205 на стр. 13. Входной конденсатор должен соответствовать номинальному пусковому току (среднеквадратичное значение тока); Выходной конденсатор должен иметь низкий ESR; индуктор должен иметь достаточный запас энергии LI^2 (ток насыщения). Каждый из этих конденсаторов/катушек индуктивности будет иметь собственное техническое описание. Я предполагаю, что вы также следовали предложенной разводке печатной платы на странице 15?
ti.com/lit/an/slva670a/slva670a.pdf Идеи ограничения пускового тока с помощью выключателя нагрузки или дискретного решения
MarkU Я добавил ссылки на компоненты. Я использовал только компоненты из старой спецификации, поэтому заменил входной конденсатор на 4,7 мкФ. Я не думал, что это будет иметь значение, но, возможно, использование фактических номинальных 10 мкФ уменьшит этот пусковой ток?
У меня было то же самое с моим проектом! Я сделал контроллер RGB LED 24V на основе ESP-32. Конструкция блока питания, которую я использовал для питания ESP32, была в основном такой же, как и ваша. Единственная разница заключалась в типе используемой микросхемы преобразователя (EUP3458, micro-bridge.com/data/Eutech/EUP3458.pdf ), которая рассчитана на 30 В, и в том факте, что буквально ВСЕ было сожжено, кроме МОП-транзисторов (для управления светодиодами). . В настоящее время я переделываю плату, чтобы использовать IC с более высоким номинальным напряжением (LM22675MRX-5.0), вместе с многопредохранителем и диодом TVS. Я надеюсь, что это решит проблемы...

Ответы (3)

Это связано с пусковым током. Чтобы получить хорошее представление о том, что вы на самом деле имеете дело с симуляцией, это всегда хорошая помощь! (на LTspice стоит обратить внимание)

введите описание изображения здесь

Как видно из моделирования, конденсатор потребляет (приблизительно...) 20 А пикового значения при напряжении 24 В. Чтобы ограничить высокую скорость изменения тока, можно использовать индуктор. Но это вызовет колебания напряжения на входе. Этого нельзя полностью избежать, но вы должны попытаться максимально их увлажнить.

Моделирование, которое я сделал, НЕ является полным решением. Вы должны поиграть с ним, чтобы увидеть, что работает. Диод TVS может помочь вам, но правильный входной фильтр должен решить эту проблему.

(также на странице 10 таблицы данных упоминается некоторая схема плавного пуска с контактом EN(able), которая еще больше облегчит ситуацию.)

(Я не очень хорошо знаком с пусковым током, я читаю об этом) не повредит ли пусковой ток входному конденсатору, а не понижающей микросхеме? Я проверил входные конденсаторы, и они полностью функциональны, только микросхема сгорела.
Да, я согласен. Но интегральные схемы регулятора - сложные вещи, и это может быть связано с колебаниями управления режимом переключения. Ваш входной источник питания ограничен ~ 1,5 А (вероятно, выше в пике), но это также приведет к отключению питания. 2 алгоритма управления, сражающихся друг с другом, — это то, чего следует избегать. Заглушите текущие фланги (di/dt) и все может «исправится само собой».

Я бы предположил, что скачок напряжения при включении наиболее вероятная, но не определенная причина.
Небольшой последовательный входной резистор, за которым следует, скажем, стабилитрон на 27 В, будет отсекать пики запуска. Добавление конденсатора к стабилитрону уменьшит рассеяние стабилитрона.
Размер последовательного резистора должен падать как можно меньше и как можно больше при максимальном токе нагрузки, может быть вольт или 2 капли.

Что, если ваши провода питания 24 В постоянного тока имеют значительную индуктивность, вызывающую всплеск напряжения почти 48 В при включении, когда C7 имеет нулевое начальное напряжение. Вот почему в старой школе было принято использовать детали на 60 вольт для обеспечения хорошей надежности. Теперь, когда вы определились с 32-вольтовой микросхемой, вы должны любыми способами устранить пиковые напряжения на C7.

Понижающий преобразователь неожиданно умирает при подключении питания
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v