Problema del convertidor Buck

Tengo este convertidor buck - BD9G201EFJ-M

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Especificaciones del convertidor reductor:

  • Voltaje de entrada - 18V a 32V
  • Frecuencia de conmutación - 300kHz
  • Voltaje de salida 9V
  • Corriente de carga - 0mA a 200mA máximo.

Estoy realizando una prueba en la que desconecto el voltaje de entrada con este interruptor de palanca y mido cuánto tiempo tarda el condensador de 47uF de salida en descargar los 9V de salida. Realicé esta prueba con diferentes voltajes de entrada (18 V, 28 V y 32 V) y diferentes corrientes de carga (sin carga, 50 mA, 100 mA y 200 mA) a 25 grados centígrados y los resultados fueron normales y como se esperaba a 25 grados centígrados.

Interruptor de palanca :

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Cuando realizo la misma prueba a 85 grados centígrados, para un voltaje de entrada de 18 V y un voltaje de entrada de 28 V, la salida es la esperada. Cuando mantengo el voltaje de entrada en 32 V a +85 °C sin carga conectada en la salida, mi IC se quema pero (salió humo) y por un breve momento, la salida fue igual que el voltaje de entrada de 32 V.

Saqué el IC y medí la continuidad entre los pines Vcc y LX del IC, y el multímetro mostró continuidad. Entonces, hay un cortocircuito entre los pines Vcc y LX.

Mi hipótesis:

Creo que debido a la alta entrada dV/dt (dV - 32V a 0V y dt del orden de 100ms) en la entrada, creo que el MOSFET interno entre los pines Vcc y LX se dañó y es por eso que tenemos un corto entre esos 2 pines.

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Mis preguntas :

  1. ¿Por qué la prueba da resultados correctos a +25 grados centígrados pero falla a +85 grados centígrados?

  2. ¿Es un dV/dt alto el problema? Si es así, ¿qué sucede realmente cuando le damos un dV / dt alto al drenaje del MOSFET mientras la puerta está encendida (N-MOS)?

Forma de onda de muestra @ +85degC SIN CARGA:

Para un voltaje de entrada de 18 V, obtengo la siguiente forma de onda sin carga conectada en la salida:

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Al abrir la línea de entrada, es muy probable que el dólar, que es síncrono en su caso, se convierta en un convertidor elevador, tomando el voltaje de la tapa de salida. y impulsándolo hacia el lado de entrada: el buck sincronizado es un convertidor bidireccional. Al hacerlo, probablemente haya superado la clasificación máxima del conmutador. Este es un clásico en este tipo de circuitos. Si desea evitar esto, no abra la línea de entrada o instale un circuito limitador entre las clavijas de alimentación del conmutador.
¿ Por qué tienes 2 juegos de 2 tapas en serie ? ¿Cuál es el propósito de D1102?
¿Por qué se vota negativamente esta pregunta?

Respuestas (1)

Un buck que implementa un esquema de rectificación síncrona es un convertidor bidireccional: puede reducir el voltaje de la fuente como lo hace un buck clásico o, si se alimenta desde la salida, puede aumentar la salida y aumentar la entrada original. Si la salida está ligeramente cargada y abre la línea de entrada, es muy probable que el convertidor funcione en modo impulso durante algunos ciclos. Si el voltaje entregado excede la clasificación máxima del interruptor interno, lo fusiona.

A continuación se muestra un circuito SIMPLIS ciclo por ciclo simple de un convertidor reductor de 5 V operado en control de modo de voltaje. El interruptor superior S3 está cerrado al comienzo de la ejecución y lo abriré después de un tiempo mientras controlo los rieles del interruptor de entrada y alimentación:

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Una vez finalizada la simulación, verá un pico en el riel de entrada cuando se abre el interruptor S3:

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Puede ver cómo aumenta el voltaje de entrada y se acerca a los 50 V. Por supuesto, depende de la arquitectura interna del IC, pero también de cómo se desacopla la línea de entrada. Sin embargo, como estos picos pueden ser extremadamente energéticos, unos pocos podrían ser suficientes para destruir el conmutador. No digo que esta sea necesariamente la explicación en su caso, pero es un fenómeno en el trabajo en estos conmutadores reductores síncronos que los diseñadores deben tener en cuenta.

Edición adicional

Los siguientes diagramas muestran cómo cambia la configuración en modo reductor o elevador. En el modo reductor, el voltaje de la fuente normal es V i norte mientras está en operación inversa, el capacitor de salida C o tu t suministra un convertidor elevador.

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Gracias por su respuesta. Estoy tratando de entender lentamente acerca de su respuesta. Pero tengo 2 preguntas más. 1. He realizado esta misma prueba @ +25degC sin cargas en la salida y también varias corrientes de carga en la salida como se menciona en mi pregunta. Pero el IC se daña solo cuando realizo la misma prueba @+85degC. ¿Por qué sucede a alta temperatura y no a +25°C?
¿Podría explicar o proporcionar algunos artículos sobre cómo el convertidor reductor síncrono actúa como un convertidor bidireccional como dijo en condiciones sin carga? ¿Y este fenómeno ocurre solo durante condiciones sin carga o ocurre incluso con condiciones de carga típica y máxima?
Para la primera parte, es muy probable que le hagas una avalancha a uno de los dispositivos dentro del chip. Si la unión ya es alta, entonces puede exceder la temperatura máxima de la unión y el fusible de trazas de silicio. Para el segundo caso: en modo reductor, el interruptor del lado alto energiza el inductor mientras que el interruptor del lado bajo es el diodo de rueda libre. En modo boost, el límite de salida. se convierte en la fuente de entrada mientras que el interruptor del lado bajo energiza el inductor y el interruptor del lado alto se convierte en el diodo de rueda libre, ahora apuntando a la fuente de entrada.
¿Por qué R3 = 1 ohm? 1 ohm significa carga pesada, ¿verdad?
¿Puede alguien ayudarme con la dirección de la corriente durante este fenómeno?
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