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LM5010AMH工作异常问题

          楼主使用LM5010AMH设计了一款降压电源,但是在使用的使用大量的烧毁,来到这里发帖求助,主要问题如下所示:输入电源 57.4V,输出12.5v,加载后电流195mA,目前测试已烧毁 14PCS,约13-6  1PCS;13-6-2 5PCS;13-5  1PCS;13-2  3PCS;12-3  5PCS,可否询问一下,这样的设计是否那里有问题呢?谢谢。

帖子链接:http://www.deyisupport.com/question_answer/analog/power_management/f/24/t/75626.aspx

            TI FAE:以及热心网友XP解答了楼主的问题。指出了使用LM5010AMH设计降压电路需要注意的一些问题,并且给出了详细的解决方案。在了解楼主的问题之前,我们不妨先来了解一下LM5010AMH这款芯片,看看其是如何实现降压电路设计的。

           如下图所示,是LM5010AMH的典型封装结构图:

           对于这两种封装:10PIN的WSON,和14PIN的HTSSOP,相信大家都有一些了解了,这里就不再介绍了。注意一下,楼主使用的就是14PIN的HTSSOP封装,这两种封装在主要的功能上也是大同小异的,甚至在热阻上也是一样的,如下图所示:

          介绍了LM5010AMH的集中封装结构,我们再来了解一下LM5010AMH的相关参数:如下图所示,详细列出了LM5010AMH的具体参数,其中注意下输入电压最高可以达到75V,输出电流也可以达到1A,这些都是设计中需要经常用到的参数:

          对于LM5010AMH的基本特性都了解了,我们在回头看看LM5010AMH的典型应用原理图,也就是楼主经常问题的那张图,如下所示:

         这个是TI推荐的应用简化版原理图,可以看出LM5010AMH就是一款简单的BUCK型降压电路,如果按照这个原理图去设计电路,基本就不会出什么问题了,当然,对于上图中圆圈中的部分,设计的时候必须格外的注意。下面我们看看楼主的电路图,看看频繁的出问题的原因所在,如下图所示:

下面就是PCB布局部分了:

反面布局:

          在这里,需要提一下LM5010AMH的工作频率,这个从LM5010AMH的开通时间就可以看出来了,如下图所示:

          从上图可以看出,LM5010AMH是一种固定导通模式的控制器,其开关频率是随着输入输出电压,以及负载情况变动的,但是注意,TON的时间都是us级别的,也就是都是工作再高频的模式的,那么我们在LM5010AMH做BUCK电路的时候,选择功率器件的时候,就必须考虑快速的开关管,功率电感,以及二极管了,我们看看楼主的使用情况:二极管用的US1G?US1G的reverse recovery time可能不够快(trr 50ns)。对于这个问题,TI 的FAE:也指出来了: US1G是超快恢复的TVS管.

          我们看看楼主对这个情况的分析:我直接比对原厂的AN-1352 LM5010 Evaluation Board的测试样板,如同您说的,可能为US1G,因为整个电路中,就此颗组件配置不同,另外也有看到其它数据,增加R5,使受限的负载可正常输出,但这个我就没试的,我主要就是一开发,一加载,就烧毁情况均多。因为没有原厂规格,所以先更换一颗SK220B 200V 2A Surface Mount Schottky Barrier Rectifiers,来测试。果真,将US1G装上时,就烧毁,换了SK220B,都可正常作动,可能为反向回复电流造成和EMI噪声造成IC烧掉。下面就是测试波形:

US1G的波形:

2SK220B波形:

          当然我们也可能怀疑是输入部分的问题,但是经过实际测试,输入部分是没有问题的,如下图所示:

              

                 唯一会有高压产生的,就是将D4 US1G 调整为肖特基 200V2A 量测SW点,就会产生PWM切换达到降压的功能(平均电压约12.5V上下),最后约68V,也无超过,此时就没有再产生烧毁的问题,若再换回US1G,一样送电,加载LM5010就挂了。

               从上面的波形分析我们基本可以得出结论:在设计高频的BUCK电路的时候,对于功率器件,必须使用超快恢复的,最好就是肖特基二极管了,不然的话,由于高频的反向恢复问题,很容易导致电源烧毁。

             以上就是LM5010AMH设计BUCK电路的工作异常问题的一点体会,与大家分享一下。