請教各位前輩，關於電源輸入電路部份設計的問題

0nefanlin

請教各位前輩大大，小弟測試一台工業交換機發現每次輸入端電壓高於DC 100V就會燒壞器件，而交換機機殼上面寫的電壓輸入範圍為DC:40~160V,找到電路設計圖發現此交換機的電源部份設計有些問題，電源輸入端有兩路P1和P2電路設計是相同的，P1端和P2端測試發現當輸入電壓高過100V有時會燒壞Q5和Q8(MMBTA92)這顆PNP晶體，有時會燒壞U7和U8（LM5050-1）這顆控制芯片，查詢LM5050的DATASHEET上寫著支持輸入電壓範圍為：5-V to 75-V, 400-uA IQ automotive ideal diode controller而此款交換機的輸入電源範圍卻是DC:40~160V?想請教一下各位前輩指點這個電路的設計是否有問題?


補充內容 (2022-5-27 08:38 PM):
感謝各位前輩的指教，經過這些天調試，學習到了不少電路知識。目前，這個問題已經解決了，詳細解決方法已經發到第18樓，再次謝謝各位前輩指教。

0nefanlin

lm5050-1-q1.pdf (1.39 MB, 下載次數: 5)

2022-5-21 09:07 PM 上傳

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SIMON1016

D28 22V zener  在那 守著   , 剩餘的全讓Q5 VCE 承擔
LM5050-1  基本上  沒機會 超過額定電壓.....因為 掐在22V - Q5_Vbe

而超過100V 死了  與 LM5050-1 SPEC 裡6.1 Absolute Maximum Ratings 100V  就剛好.....值很耐人尋味

這是 新品 或是 返修後造成 ??

我會將 焦點 放在 D28 Q5 R351 上
因為有較高電壓應用 Q5 R351 焊油助焊劑 沒洗乾淨電路Q5漏電  
當B極/R351 一些意外的漏電流  Q5_VCE就短路了  
都只是猜想...

ysc

0nefanlin 發表於 2022-5-21 09:07 PM

Q5跟周邊零件負責22V穩壓，應該是Q5扛不住高壓跑過去才燒了LM-5050-1，根本問題在22V穩壓這邊。

看了MMBTA92規格，單看耐壓300V沒問題，耐流100mA也ok，但是最大功率消耗250mW可能是個問題。

100V時Q5承受78V壓降，而最大功耗限制250mW，250/78=3.2mA，電壓更高時能承受電流更小。

duke83

有時光看線路圖是看不出問題的，還是得配合實體電路走線看 Layout 如安全間距不足，也有可能是零件不良例如用到 Remake 的。
最好是在高輸入電壓下多做一些負載動態測試，或故意產生些電源突波來模擬測試。

如果此電路是他廠交貨的就反應此問題請他們解決，如果是自行生產的就詢問 RD 工程師，這種產業用的專用線路問有經驗的人會比較快得到答案。

0nefanlin

SIMON1016 發表於 2022-5-21 10:57 PM
D28 22V zener  在那 守著   , 剩餘的全讓Q5 VCE 承擔
LM5050-1  基本上  沒機會 超過額定電壓.....因為 掐 ...

是新品，此機型是前任研發工程師設計的後來離職了，小弟只是負責測試此款產品穩定性的。D28（1SMB59338T3G_22V）22V zener小弟已修改為1SMB5942BT3G_51V zener ，R351修改為30K，在輸入電壓為60V測量數據如圖： ,打電話聯繫前設計工程師他說Q5（MMBTA92）在這裡是起放大電流提高驅動能力作用的？小弟理解的是Q5在這裡應該是起開關作用的控制U7工作，Q5的E極連接U7(LM5050-1)的3腳（OFF)和2腳（GND)的，還望前輩指點

0nefanlin

ysc 發表於 2022-5-22 01:05 AM
Q5跟周邊零件負責22V穩壓，應該是Q5扛不住高壓跑過去才燒了LM-5050-1，根本問題在22V穩壓這邊。

看了MMB ...

謝謝指點，小弟已經嘗試將D28 Zener 22V修改為一顆Zener 51V（1SMB5942BT3G_51V）,然后将Q5(MMBTA92)再并联上一颗MMBTA92（尝试增大Q5的功率，理论上最大功率X2），再次测试发现还是有一定的几率会烧毁Q5，不知为何？这里Q5也不是完全明白是工作在放大区还是饱和开关区？还望指点一下，感激

0nefanlin

duke83 發表於 2022-5-22 09:31 AM
有時光看線路圖是看不出問題的，還是得配合實體電路走線看 Layout 如安全間距不足，也有可能是零件不良例如 ...

謝謝指點，小弟已經聯繫了前RD工程師（已經離職了），他也承認這款產品設計是有問題。小弟測試此機型問題不少，只是想嘗試學習研究調試修修看

ysc

0nefanlin 發表於 2022-5-22 10:07 AM
謝謝指點，小弟已經嘗試將D28 Zener 22V修改為一顆Zener 51V（1SMB5942BT3G_51V）,然后将Q5(MMBTA92)再并 ...

Q5是工作在線性區，兩顆不能直接並聯，畢竟沒有參數完全相同的零件。

把ZD、電阻換回去原本的數值，您更改為50V是否有考慮後端電容耐壓是否足夠？

如果有可能，在輸出正常狀態下測量Q5的C極電流是多少？

tonysun

看 LM5050-1 的DATASHEET，它的工作電流在 500uA 以下，並不大。

但當一組輸入為高電壓，例如規格上的160V，另一組輸入為低電壓40V(或40V或以下的低電壓，而不是空接)時，看來有超出LM5050的耐壓，並在Q5、D28上產生非預期電流的情況。

SIMON1016

R351 電阻 是什麼規格...
R351 電阻的耐壓性值  考慮過嗎?

0nefanlin

SIMON1016 發表於 2022-5-22 08:24 PM
R351 電阻 是什麼規格...
R351 電阻的耐壓性值  考慮過嗎?

WR12X1002FTL  1206 1% 10K  

0nefanlin

ysc 發表於 2022-5-22 11:03 AM
Q5是工作在線性區，兩顆不能直接並聯，畢竟沒有參數完全相同的零件。

把ZD、電阻換回去原本的數值，您更 ...

感謝指點，Q5兩顆並聯測試效果確實不好，後端電容是200V 0.1uf耐壓是夠的，Q5的C極電流還未測量，準備測量看看

0nefanlin

PCB仿真設計圖

duke83

Layout 的人要打屁股，紅色框框內的電壓可能壓差有 160 - 22 = 138V 。
Q5 E 腳與地端的間距這麼近，中間竟然還有幾個過孔！



安全間距

yoweichan

上一個工程師連 ORCAD 都畫得亂七八糟的 ....

線路畫一大堆 卻沒有達到效果 其實上面如果為了改善PNP 大電流的熱 用MOSFET一顆就解決了

先把 LM5050 VIN OUT 割斷  , PNP線路不變

LM5050 外接一組電壓進來 OUT 從PMOS/PNP 輸出端 接一組分壓電阻進來

先這樣試試看 這樣應該要不掛才是

jojo5443s

可以參考桌上型電腦的電源

0nefanlin

感謝各位前輩的指教，目前電路經過修改一些參數已經恢復正常測試已通過。具體修改：R351、R352由原來的1206 10K修改成1206 500K，D28和D32 穩壓值由22V修改為51V，Q5和Q8工作在放大區，放大倍數為500倍，且Q5和Q8在環境溫度為100攝氏度下輸入電壓為160V，PD功率最大不超過90mw