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請教各位前輩,關於電源輸入電路部份設計的問題

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發表於 2022-5-21 20:33:07 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
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?
Snipaste_2022-05-21_20-30-47.png Snipaste_2022-05-21_20-31-54.png

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。

20LM.pdf

44.47 KB, 下載次數: 16

電源電路

 樓主| 發表於 2022-5-21 21:07:37 | 顯示全部樓層
Snipaste_2022-05-21_21-06-18.png
lm5050-1-q1.pdf (1.39 MB, 下載次數: 5)
發表於 2022-5-21 22:57:58 | 顯示全部樓層
本帖最後由 SIMON1016 於 2022-5-21 10:59 PM 編輯

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...

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發表於 2022-5-22 01:05:49 | 顯示全部樓層
本帖最後由 ysc 於 2022-5-22 01:09 AM 編輯


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。

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發表於 2022-5-22 09:31:44 | 顯示全部樓層
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。

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 樓主| 發表於 2022-5-22 09:48:00 | 顯示全部樓層
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: Snipaste_2022-05-22_09-36-06.png ,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
 樓主| 發表於 2022-5-22 10:07:31 | 顯示全部樓層
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
 樓主| 發表於 2022-5-22 10:15:41 | 顯示全部樓層
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
發表於 2022-5-22 11:03:45 | 顯示全部樓層
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?

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發表於 2022-5-22 18:09:59 | 顯示全部樓層
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。
發表於 2022-5-22 20:24:34 | 顯示全部樓層
R351 電阻 是什麼規格...
R351 電阻的耐壓性值  考慮過嗎?

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 樓主| 發表於 2022-5-23 08:53:11 | 顯示全部樓層
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  
Snipaste_2022-05-23_08-52-44.png
 樓主| 發表於 2022-5-23 08:59:32 | 顯示全部樓層
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
 樓主| 發表於 2022-5-23 09:17:39 | 顯示全部樓層
PCB仿真設計圖
bottom_layer.png top_layer.png
發表於 2022-5-23 10:26:30 | 顯示全部樓層
本帖最後由 duke83 於 2022-5-23 10:45 AM 編輯

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!

12.jpg

安全間距
5636_hrnGTS_VVUL4EZ.jpg!r800x0.jpg

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發表於 2022-5-23 17:08:21 | 顯示全部樓層
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
發表於 2022-5-25 16:08:29 | 顯示全部樓層
可以參考桌上型電腦的電源
 樓主| 發表於 2022-5-27 20:35:04 | 顯示全部樓層
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
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