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电感出现发烫现象的原因

科技绿洲 来源:射频工程师的日常 作者:射频工程师的日常 2023-10-16 10:59 次阅读

项目中选型采用了SGM6232(其他的电源芯片也是一样的),开关频率1.4M,主要是有一个24V的电源输入,选型上采用了38V的宽压芯片,小公司里只能自己选型,所以就选了这颗,圣邦威的技术支持私底下认识,所以网站申请的时候直接电话过来给我EVK。

输入24V/1A,输出12V/1.5A。再将12V转成其他电压。电路如下:

图片

设计也是按照这个demo抄的,属于比较传统的DC-DC,没什么特殊的。D1肖特基SS34,其他阻容耐压够就行。

由于设计的习惯性,输入电容Cin和输出电容Cout都用了贴片电解电容,某宝买的。47uF/50V,输入和输出各放了一颗,再加几颗小电容。由于之前的思维定势,电容的容值和耐压够足够,心想没有什么问题。而且也了解了钽电容(太贵了,耐压做不大),电解电容,陶瓷电容的一些区别,输入输出电容值大一些也无妨(很多时候是这样的)。

电感L的选型,参照换算公式,输出电流,最终选了10UH/5A的电感。

实际应用没有问题,设备也起来了,对SW波形测试中表现为PWM不稳,但当时没有在意,认为是轻载的原因(有些电源芯片轻载会出现SW抖动,为了增加效率)。

图片

时间一久电感出现了严重的发烫现象,用点温计测试达到了85度,在室温25度的情况。

绝对加负载,加了15欧姆的功率电阻,发烫依旧,但是在EVK上却不会。

一想不对,占空比都变来变去的,决定重新排查。由于我对某宝买的器件质量比较担心,所以最初怀疑是二极管的问题,同时也怀疑一些电容短路,电阻阻值不对的情况,但是都排除了。

既然电感发热,那就换电感,从负载电流上,电感已经远远超出了额定值,因电感电流不够造成的发热问题不存在,但是某宝上买的可能卖家虚标呢?所以绕过困难,还是要到了手册和承认书。

我决定将发热的电感换到EVK上,发现这个电感在EVK上不会发烫!!!

好了,那只能分析了,分析了电路两天,连线上,PCB的铺铜上,结果都觉得不是致命的。

查了某度,都是乱说,一些硬件工程师也是半碗水,基本都是小儿科的认为电流不够,电感换大点试试(当然有时候是对的)。小公司又不好意思让FAE过来,以前在某康,早上电话,下午FAE就过来一起排查了,真爽。

既然波形不稳定,那就是环路不稳,同时IC也出现了发热(不排除空间热传导),DC_DC发热还有一种可能,就是DC_DC工作的上下管打开的时间过久,怎么理解,就是控制上下管在打开和关闭的信号边沿比较缓,造成开关损耗。那只有BS脚的RC会影响,这个管脚的阻容值都验证过了,没有问题。

那就是整个芯片的稳定点不对,COMP是调节环路稳定的,我按照手册建议的几个值都调了也没用。

最终就是LC环路了,我将Cout换成了钽电容,神奇的事情发生了,电感不烫了,只是微微发热,属于正常现象,只有负载很大的时候才会热,测量SW波形,正常了,所以断定是电容问题。

但是钽电容毕竟不经济,用在这个产品上成本敏感,我发现EVK用的是陶瓷电容。所以换成MLCC,工作正常了。

图片

回头再看手册,结合开关电源设计一书,其实DC-DC工作有自己的零级点,这个算里面就有ESR这些参数,电容一样,电感也一样,钽电容的ESR最好,之前偶尔看到一个帖子,举了一个例子我记得很深。说负载电容越大越好吗?比如一颗芯片要求输出电容22uF,但是手册里面对ESR要求5毫欧,某人用了47uf,输出纹波大,就加大,加大到100uf,220uf,470uf都没有用。

为什么?

很简单,选用的电容ESR可能就有50毫欧,按照并联电阻,至少需要10颗47uf才能满足,呵呵。讲到这里大家都懂了。

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