Cómo bloquear adecuadamente los picos transitorios de un transformador y evitar que se queme la fuente de alimentación conmutada

Recibí un convertidor reductor de CC-CC de modo conmutado fallido (n.° de pieza LTC3631 de Linear). Este circuito fue accionado por un transformador de 24VAC el cual es rectificado en el circuito:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Los cables del transformador al circuito son bastante largos (>5 m). Aparentemente, el lado de 110 V del transformador se apagó con cierta frecuencia últimamente, lo que probablemente causó un pico en el lado secundario (24 V). El pin de entrada del LTC3631 tiene una marca visible donde ocurrió la explosión (escapó el gas).

¿Cuál es la forma correcta de evitar que esto vuelva a suceder?

esta pregunta posiblemente esté relacionada.

El LTC3631 está protegido hasta 60 V en su encendido. Dudo que el fallo se deba a una situación de sobretensión. Tal vez sea mejor sentarse y esperar las razones sin adivinar la posible causa. Oye, podría ser exactamente lo que dices, pero puede haber otros factores que no has mencionado que te aseguran que es esto. Esta información sería necesaria para dar una respuesta decente a su pregunta.
¿Has medido el voltaje en el pin de entrada? ¿Realmente estás viendo picos transitorios?
@Andyaka, la única otra información que tengo es que leí un poco más de 28 V CA del transformador, lo que se traduce en 39,5 V CC justo por debajo de la tolerancia normal del chip. Es posible que estuviera demasiado cerca de su límite normal. No estoy seguro de si eso causaría la explosión física. El chip no está sobrecargado y normalmente funciona bastante bien.
Pero el chip está protegido hasta 60V por sobretensión...
@dext0rb no, no he visto ningún pico, solo un chip quemado. El medidor portátil lee la entrada a aproximadamente 28 Vac. Se instaló la semana pasada, por lo que no vivió mucho tiempo en este lugar a pesar de todo.
La intuición es que este no es el problema: los altos voltajes no causan el tipo de daño que está viendo. ¿Podría ser una situación "única"? El límite "normal" no hará que explote; este límite es para garantizar que mantenga su voltaje de salida dentro de las especificaciones.
@dext0rb sí, y acabo de hablar con la FAE y me dijo que aunque el chip está protegido a 60 V, no estaba muy entusiasmado con funcionar tan cerca de 40 V. Sugirió pruebas de tortura con y sin un transorb.
@Andyaka es posible que sea 'único', la FAE de Linear también lo pensó. ¿Un transorb evitaría esto la próxima vez?
Vale la pena intentarlo: si aún se da la vuelta, entonces está más seguro de que no se trata de un sobrevoltaje.
Por cierto, ¿los condensadores del filtro son lo suficientemente grandes? Su acción de filtrado depende de la inductancia de los devanados; no son filtros por sí mismos. Todo lo que mantiene cargados los condensadores de suavizado entre picos es la impedancia de fuente combinada del rectificador y de la carga.
@Kaz Calculé los límites en función de la longitud del cable y la inductancia usando una fórmula que encontré en una nota de la aplicación Liean.com. Por cierto, utilicé un diodo TVS transorb bidireccional de 45 V y todavía tenía chips fallidos, aunque no catastróficos. No tengo idea de por qué todavía se quemaron y cómo rechazar realmente los transitorios.
@MandoMando También podría ser un problema de regulación de la red. ¿Es esta un área con iluminación o mal servicio? ¿Puedes poner un medidor de registro en la conexión a la red? He visto algunos picos tremendos que la compañía eléctrica dice que nunca ocurrirán. Luego les mostré los registros y salieron y comenzaron a reparar el equipo al día siguiente. (Para su información, supongo que en su circuito el IC está conectado a tierra y eso es solo un error de dibujo)

Respuestas (3)

El LTC3631 es un convertidor de baja potencia (solo 100 mA), por lo que hay algunas formas en las que hipotéticamente se podría salvar el dispositivo de las sobretensiones.

La solución fácil es agregar algunas abrazaderas en el lado primario del transformador para limitar cualquier aumento de energía entrante: un MOV de línea a línea desviará cualquier energía de alto voltaje lejos del transformador. Una resistencia en serie pequeña también ayudaría a limitar la energía de sobretensión y no tendría demasiadas pérdidas ya que el regulador consume una corriente muy baja. Los condensadores X con clasificación de seguridad de línea a línea también pueden ayudar con sobretensiones más pequeñas (a veces también llamadas "transitorios rápidos"), pero no olvide colocar una resistencia en paralelo con ellos que los descargue en 30 segundos, por razones de seguridad. .

La sujeción también funciona en el lado secundario. Puede agregar una pequeña resistencia en la alimentación positiva al regulador, luego colocar un TVS en paralelo con el regulador (entre la alimentación positiva y tierra). El TVS sujetaría el voltaje a un nivel seguro y la resistencia limitaría la corriente del TVS. Nuevamente, quemaría algo de energía todo el tiempo, pero el regulador no es de alta potencia, por lo que las pérdidas deberían ser manejables.

Los condensadores locales directamente en Vin y Run que van directamente a la tierra del IC son esenciales. También podría considerar agregar diodos con polarización inversa (sujeción negativa) en estos pines (para evitar que de alguna manera vayan por debajo de GND). Un diodo de sujeción negativo en el nodo SW también puede ser útil.

Hay un artículo de Morgan Jones en Linear Audio 5 , donde muestra que 1nF en serie con 1k en el secundario es una solución sorprendentemente genérica para el timbre del transformador.

Puede usar un varistor en paralelo con C1. Asegúrese de elegir el varistor con el "voltaje de varistor" y las clasificaciones de sobretensión adecuadas.

¿Le importa que la respuesta sea más útil, en lugar de respuestas genéricas de "usar el valor correcto de la parte correcta", por favor?
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