ST的开关电源芯片炸裂问题讨论-电源网
EMI预一致性测试和调试最大的挑战是如何一次性通过测试。
详解TI每周最新电源产品信息、参数对比、应用设计等内容。
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包含一个完善的基于LM5175的降压-升压转换器、一个用于PWM调光的驱动器和FET。。
此参考设计是一种扩展工业输入电压范围为 12V 至 36V 的隔离式 Fly-Buck 转换器。
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ST的开关电源芯片炸裂问题讨论
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电源币：78&nbsp|&nbsp主题帖：11&nbsp|&nbsp回复帖：17
&& & & & & & && & & &
& 各位电源网的技术大侠们：
最近我们公司的洗衣机控制板电源部分在客户运行中出现开关电源芯片炸裂的现象，先将原理图截图如下：
客户反馈回来的板子参数测量如下：
1、D3塑封壳可见内部金属部分；万用表二极管档测量正反方向均为无穷大；
2、D2 外观完好，二极管档测试正常，正向：0.479，反向：无穷大；
3、D1 外观完好，二极管档测试如下：正向：0.476，反向：无穷大；对比正常板（未拆元件在板上测量）正向：0.414，反向：0.742；
4、L1电感设计参数：1.5mH ,实际测量418mH,显然已经开路。
我们做了破坏性试验想找到芯片炸裂原因，发现短接二极管D2，芯片炸裂，与客户退回来的损坏板炸裂一样，
我有疑问，损坏板上的D2正常，如果是因为电流过大导致损坏，为什么D2没有被击穿？这与我们做的破坏性试验不相符啊？还有其他什么原因导致芯片炸裂？
&此芯片有过温保护，短接Z1后出现过温保护；
请各位帮忙分析一下，此电路元件选型需要改进吗？（我们已经批产几万套了，现在出现一次芯片开裂的现象，亟不可待啊）
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电源币：5025&nbsp|&nbsp主题帖：3022&nbsp|&nbsp回复帖：224
已经被添加到社区经典图库喽
电源币：17&nbsp|&nbsp主题帖：16&nbsp|&nbsp回复帖：2
电感开路的源因
电源币：17&nbsp|&nbsp主题帖：16&nbsp|&nbsp回复帖：2
电感有问题，要么饱和了。变压器做的是不是没开气。
电源币：78&nbsp|&nbsp主题帖：11&nbsp|&nbsp回复帖：17
你好，工字电感已经被烧开路了，就是一个PD类的工字电感，没有变压器，呵呵！
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：30&nbsp|&nbsp回复帖：8
我觉得VIPER22是为了省成本而产生这样的电路！虽然这个将VIPER22不接地地位的电路能工作！这种就是简单的串联式开关电源电路！串联型开关电路故障率本来就高！如果对电视机有了解的人就会知道80年代的日立电视机就用这种电路！但日立是花了多少成本去做各种保护和优化啊！但现在应用的IC就是最简单化的！但毕竟5678脚直接通300V直流而没电感的瞬间限流作用！12脚在内部开关管开通初期可能有一高压存在的！虽然很快会形成反馈震荡！但这也是致命的冲击！所以我觉得应用这个IC还是用常规的电压器比较好！即使不用隔离220的！但必须在300V与5678脚加变压器或电感做变压元件才能有保障！剧我了解目前的电磁炉9成都用这IC！区别在于只有没品牌电路简单的假冒电磁炉才会应用这串联式的应用！只要有点档次的都老实用典型电路！当然美的部分电磁炉也应用了串联的！但它也用变压器做电感！而且电路有点讲究才勉强能用1
你这个爆IC原因有可能是电感问题！有可能是D1的问题！D1不是用普通二极管！如果用高速二极管还好一点！但实际这管是用一只高速的带稳压功能的二极管！型号忘记了!类似于双向二极管一样的作用！D2需要速度快的二极管！必须是HER系列以上！千万别用RF！有人直接用IN4007系列我简直想吐血了！有人用UF4007我觉得也不是太够用！虽然描述是高速开关管！但电流小！还有一个重要爆IC原因可能忽略了！就是300V主滤波电容！如果是没容量或开路了！不信你可以试一下！所以我也不知道你用多大的滤波电容！有些人用4.7U有些人用10U都有！我觉得如果真有良心我觉得用个22U到47U也是有必要的！而且洗衣机板又不是没空间！我觉得C2的104也偏小了！加个电解会不会好点呢！还有你这个电路还省了尖峰吸收电路啊！你不要以为这样没变压器就不需要吸收啊！！！
至于你现在的问题可能已经回天乏术了!毕竟已经生产出来几万套了！而且你暂时发现只是单独一个坏板也不是很高故障率！现在只是刚开始！如果你一万块才出一两块坏的那就是极低故障率了！我想提几个建议！我觉得如果是洗衣机电源部分应该慎重！老实说用这么简单的VIPER22难有保障的！虽然说这IC的优点有各种保护！什么热保护!短路保护！过流保护！等等！好像怎么接也不会爆的性能！但往往一点点不对就要坏的！你看现在很少用这IC应用于大家电的！毕竟大家电就是需要稳定！我个人觉得应用IC是需要有对300V检测的IC才更有保障！这类IC也很多！只是线路更复杂点而且IC直接带高压！如果非要VIPER22这IC我想还是接典型电路好点！而且多用几个34脚的限流电阻和滤波电容！！别省这些了！我感慨的是这个IC价格实在低廉！而且引脚简单!我也是把这IC作为简单电源的第一位选择！如果你没自己心目中更稳定的IC我建议你还是老实用工频变压器会更好！毕竟也不是大变压器！功耗和成本都相差不了多少！而且只要初级足量！绝对得稳定耐用！我认为最好设计是240V输入的初级才能是最好的！
而且我要提醒一下的是洗衣机基本都是24小时通电待机的!所以用电子变压远没变压器稳定！功耗也没太大优势！我觉得你这电路实在太省了！到不如选好的涤纶电容直接用阻容变压好了！
我不知道你这是一家怎样的企业！我觉得现在最好能生产出稳定的产品！不能只在省材料上做功夫！
电源币：78&nbsp|&nbsp主题帖：11&nbsp|&nbsp回复帖：17
请问你说的典型电路是指VIPER22A芯片的pdf资料中的电路，截图如下，还是有其它电路，请指正！
电源币：4&nbsp|&nbsp主题帖：7&nbsp|&nbsp回复帖：1
DC BUS是多少伏？240Vac整流以后的电压吗
电源币：78&nbsp|&nbsp主题帖：11&nbsp|&nbsp回复帖：17
是300多伏直流，是整流桥输出的直流电压
电源币：4&nbsp|&nbsp主题帖：7&nbsp|&nbsp回复帖：1
那你的D3反向电压不够，1N4148才75V，怎么能顶得住呢？
所以你是烧了D3和U9。好的机子在没通电前测量D1的反向有压降是因为U9的SD体二极管压降来的。
建议把D3也换成US1J
电源币：78&nbsp|&nbsp主题帖：11&nbsp|&nbsp回复帖：17
谢谢你的中肯建议，电路设计之前有做改变，空调类也有用此电路，采用变压器典型电路；
我们板上D2选用US1J快速二极管；
另外，洗衣机板子空间布局受电机结构限制，是装在电机本体后面的，跟洗衣机空间没什么关系，只跟电机后盖尺寸大小有关！
电源币：78&nbsp|&nbsp主题帖：11&nbsp|&nbsp回复帖：17
& & & & &300V主滤波电容用了390uF/450V的电解电容并联在整流桥GBJ25J(美高森美)的直流输出端，在IPM的DC_BUS引脚串联104/630V薄膜电容到电源地。
请问江工这样的滤波可以达到要求了吧？备注：我们模块的电流为：10A（峰值），实际三相电机输出电流5A左右！
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：30&nbsp|&nbsp回复帖：8
你这个是变频洗衣机啊！还是工业用的三相电啊！我说的典型电路就是说明书那个！那是并联开关电源！你现在的电路是串联开关电源！我还以为是普通家用洗衣机！不过不管什么电器！你这部分就看做一个15V的辅助电源！不过我真想不明白这么高档的电器敢用这电路！其实这电路只不过是需要成本低没办法才用的！
你现在需要的是解决这电路有可能爆的问题吧！但我觉得是不是有点迟了！我倒想问一下即使找到原因你还能改动吗?其实我也不是专业人士！如果你有机会改动辅助电源！我建议是用工频变压器！当然用这东西好像配不上变频的高科技电路板！那你就用VIP22的典型电路比较好！参考电磁炉的电源！变压器尽量取大点！其实现在很多人都追求变压器微型化!但往往微型化后问题都很多！烧得也很多！其实这个IC的脚位安排已经很好了！起码能将300V分布在两边的引脚了！很多这样的8脚IC的300V输入脚在地脚同一边！这样时间久了很容易漏电打火坏的！
再说一些建议！你可以参考一般的12V小电源电路！当然是有IC的！不是那种三极管模式！或者是液晶内部12V电源的IC!我简单说几个你可以参考一下毕竟是比较简单应用的！NCP1200P60这个不需要辅助绕组！方便设计！但需外接一个场效应管！LD7552等液晶常用的都可以驱动一个场效应管！内部带管的有TNY268其实这个TNY的有很多型号！不过这个比价适合你！其实要数这类IC实在太多！我觉得只要设计好VIPER22都已经可以用到每个辅助电源上了！可能你不知道！现在的DVD电源！好一点的手机充电器！电磁炉光波炉等等都在用这IC但基本1年内自身爆电源的也不是太多！而且很多国产也在模仿这IC好像改名的有1208!
其实我说那么多对你都是没帮助的！因为你这电路需要找损坏原因太难了！要不等有多点电路有故障才能查！要不直接改另一款电路！
电源币：78&nbsp|&nbsp主题帖：11&nbsp|&nbsp回复帖：17
&&&&& 就是因为该控制板是内嵌式，要装在洗衣机的BLDC电机底座上，结构限制比较严，所以之前的洗衣机项目做了三年，我现在是在原有批产方案上只改动控制部分，所以电路才如此精简的。事实上，我基本没深入做过开关电源，比如变压器设计之类的工作。江工，非常感谢您的建议。
&&&& 损坏原因是难找，但我们必须给客户一个合理的解释，此次芯片原厂无法分析的原因很简单，爆炸时掀走了邦定的电源晶元，所以只能从周边元件想办法了
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电源币：690&nbsp|&nbsp主题帖：1799&nbsp|&nbsp回复帖：289
好帖 加红关注！！
电源币：78&nbsp|&nbsp主题帖：11&nbsp|&nbsp回复帖：17
江工，请帮忙分析一下上述电路的工作原理，谢谢！我们做的是家用普通洗衣机板，成本压力竞争很大！后面新产品会改为PI的LNK305D芯片方案。
电源币：78&nbsp|&nbsp主题帖：11&nbsp|&nbsp回复帖：17
& 其实焦点集中在客退损坏板，D2参数正常，没有损坏；
我们所做的破坏性试验，却只有短接D2才会引起电源IC爆裂；
这两件事有些矛盾，我们认为只有D2击穿后芯片才能炸裂,
或许还有其他原因引起芯片开裂？但此芯片有过温和OC保护的，说不通！
&昨天我单独焊接此开关电源，在5-8脚和地之间输入DC500V，1A的直流高压，持续1分钟，此芯片没有炸裂：后来看了datasheet,Vds(st)=730V,目前没有大的脉冲电压源，不能复现客户运行测试中出现的瞬间高压冲击，只能作罢！
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电源币：690&nbsp|&nbsp主题帖：1799&nbsp|&nbsp回复帖：289
电源币：20&nbsp|&nbsp主题帖：1&nbsp|&nbsp回复帖：1
Viper22A的这个电路广泛用在电磁炉，现在洗衣机变频电机的控制板也用这个电路了，可以参考一下与通用公司合资生产变频电机的常州亚通杰威公司的产品，也是用Viper22A的这个电路
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：91&nbsp|&nbsp回复帖：14
也可以试下MPS 的MP15系列的非隔离电路，也主要是应用在家电上面，与这个VIPER22A的电路差不多。
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：1217&nbsp|&nbsp回复帖：250
用经典变压器线路吧，或者找一个专业厂家帮你做电源
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：1217&nbsp|&nbsp回复帖：250
还有你自己不懂电源，就不要折腾了
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：1&nbsp|&nbsp回复帖：0
电源币：467&nbsp|&nbsp主题帖：62&nbsp|&nbsp回复帖：1
工字形电感引起的，那你先正常点着然后突然短路工字形电感看看会不会出现这种情况
电源币：78&nbsp|&nbsp主题帖：11&nbsp|&nbsp回复帖：17
我们做过短接工字电感的破坏性试验，VIPER22A芯片没有爆裂。
电源币：35&nbsp|&nbsp主题帖：152&nbsp|&nbsp回复帖：13
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：9&nbsp|&nbsp回复帖：0
电机的金属外壳对工字电感可能有影响，换屏蔽电感试下
电源币：0&nbsp|&nbsp主题帖：4&nbsp|&nbsp回复帖：0
好复杂的电路
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想了解失效分析原因
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开关电源的电流采样电阻能否短接
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开关电源过流保护方式比较分析 - 全文
来源：互联网
作者：佚名日 11:10
[导读] 电源作为一切电子产品的供电设备，除了性能要满足供电产品的要求外，其自身的保护措施也非常重要，如过压、过流、过热保护等。一旦电子产品出现故障时，如电子产品输入侧短路或输出侧开路时，则电源必须关闭其输出电压，才能保护功率MOSFET和输出侧设备等不被烧毁，否则可能引起电子产品的进一步损坏，甚至引起操作人员的触电及火灾等现象，因此，开关电源的过流保护功能一定要完善。
　　电源作为一切电子产品的供电设备，除了性能要满足供电产品的要求外，其自身的保护措施也非常重要，如过压、过流、过热保护等。一旦电子产品出现故障时，如电子产品输入侧短路或输出侧开路时，则电源必须关闭其输出电压，才能保护功率MOSFET和输出侧设备等不被烧毁，否则可能引起电子产品的进一步损坏，甚至引起操作人员的触电及火灾等现象，因此，开关电源的过流保护功能一定要完善。
　　1& 开关电源中常用的过流保护方式
　　过电流保护有多种形式，如图1所示，可分为额定电流下垂型，即フ字型；恒流型；恒功率型，多数为电流下垂型。过电流的设定值通常为额定电流的110％～130％。一般为自动恢复型。
　　图1中①表示电流下垂型，②表示恒流型，③表示恒功率型。
　　图1　　过电流保护特性
　　1.1& 用于变压器初级直接驱动电路中的限流电路
　　在变压器初级直接驱动的电路（如单端正激式变换器或反激式变换器）的设计中，实现限流是比较容易的。图2是在这样的电路中实现限流的两种方法。
　　图2电路可用于单端正激式变换器和反激式变换器。图2（a）与图2（b）中在MOSFET的源极均串入一个限流电阻Rsc，在图2（a）中， Rsc提供一个电压降驱动晶体管S2导通，在图2（b）中跨接在Rsc上的限流电压比较器，当产生过流时，可以把驱动电流脉冲短路，起到保护作用。
　　图2（a）与图2（b）相比，图2（b）保护电路反应速度更快及准确。首先，它把比较放大器的限流驱动的门槛电压预置在一个比晶体管的门槛电压Vbe更 精确的范围内；第二，它把所预置的门槛电压取得足够小，其典型值只有100mV～200mV，因此，可以把限流取样电阻Rsc的值取得较小，这样就减小了 功耗，提高了电源的效率。
　　（a）晶体管保护
　　（b）限流比较器保护
　　图2　　在单端正激式或反激式变换器电路中的限流电路
　　当AC输入电压在90～264V范围内变化，且输出同等功率时，则变压器初级的尖峰电流相差很大，导致高、低端过流保护点严重漂移，不利于过流点的一致 性。在电路中增加一个取自＋VH的上拉电阻R1，其目的是使S2的基极或限流比较器的同相端有一个预值，以达到高低端的过流保护点尽量一致。
　　1.2& 用于基极驱动电路的限流电路
　　在一般情况下，都是利用基极驱动电路把电源的控制电路和开关晶体管隔离开来。变换器的输出部分和控制电路共地。限流电路可以直接和输出电路相接，其电路如图3所示。在图3中，控制电路与输出电路共地。工作原理如下：
　　图3　　用于多种电源变换器中的限流电路
　　电路正常工作时，负载电流IL流过电阻Rsc产生的压降不足以使S1导通，由于S1在截止时IC1=0， 电容器C1处于未充电状态，因此晶体管S2也截止。如果负载侧电流增加，使IL达到一个设定的值，使得ILRsc=Vbe1＋Ib1R1，则S1导通，使 电容器C1充电，其充电时间常数&= R2C1，C1上充满电荷后的电压是VC1=Ib2R4＋Vbe2。在电路检测到有过流发生时，为使电容器C1能够快速放电，应当选择R4
　　1.3　无功率损耗的限流电路
　　上述两种过流保护比较有效，但是Rsc的存在降低了电源的效率，尤其是在大电流输出的情况下，Rsc上的功耗就会明显增加。图4电路利用电流互感器作为检测元件，就为电源效率的提高创造了一定的条件。
　　图4电路工作原理如下：利用电流互感器T2监视负载电流IL，IL在通过互感器初级时，把电流的变化耦合到次级，在电阻R1上产生压降。二极管D3对脉 冲电流进行整流，经整流后由电阻R2和电容C1进行平滑滤波。当发生过载现象时，电容器C1两端电压迅速增加，使齐纳管D4导通，驱动晶体管 S1导通，S1集电极的信号可以用来作为电源变换器调节电路的驱动信号。
　　图4　　无功耗限流电路
　　电流互感器可以用铁氧体磁芯或MPP环型磁芯来绕制，但要经过反复实验，以确保磁芯不饱和。理想的电流互感器应该达到匝数比是电流比。通常互感器的Np=1，Ns=NpIpR1/（Vs＋VD3）。具体绕制数据最后还要经过实验调整，使其性能达到最佳状态。
　　1.4 用555做限流电路
　　图5为555集成时基电路的基本框图。
　　图5　　555集成时基电路的基本框图
　　555集成时基电路是一种新颖的、多用途的模拟集成电路，有LM555，RCA555，5G1555等，其基本性能都是相同的，用它组成的延时电路、单稳态振荡器、多谐振荡器及各种脉冲调制电路，用途十分广泛，也可用于直接变换器的控制电路。
　　555时基电路由分压器R1、R2、R3，两个比较器，R-S触发器以及两个晶体管等组成，电路在5～18V范围内均能工作。分压器提供偏压给比较器1 的反相输入端，电压为2Vcc/3，提供给比较器2的同相输入端电压为Vcc/3，比较器的另两个输入端脚2、脚6分别为触发和门限，比较器输出控制R- S触发器，触发器输出供给输出级以及晶体管V1的基极。当触发器输出置高时，V1导通，接通脚7的放电电路；当触发器输出为低时，V1截止，输出级提供一 个低的输出阻抗，并且将触发器输出脉冲反相。当触发器输出置高时，脚3输出的电压为低电平，触发器输出为低时，脚3输出的电压为高电平。输出级能够提供的 最大电流为200mA，晶体管V2是PNP管，它的发射极接内部基准电压Vr，Vr的取值总是小于电源电压Vcc，因此，若将V2的基极（脚4 复位）接到Vcc上，V2的基&射极为反偏，晶体管V2截止。
　　图6为用555做限流保护的电路，其工作原理如下：UC384X与S1及T1组成一个基本的PWM变换器电路。UC384X系列控制IC有两个闭环控制回路，一个是输出电压Vo反馈至误差放大器，用于同基准电压Vref比较之后产生误差电压（为了防止误差放大器的自激现象产生，直接把脚2对地短接）；另一个是变压器初级电感中的电流在T2次级检测到的电流值在R8及C7上的电压，与误差电压进行比较后产生调制脉冲的脉冲信号。当然，这些均在时钟所设定的固定频率下工作。UC384X具有良好的线性调整率，能达到0.01％/V；可明显地改善负载调整率；使误差放大器的外电路补偿网络得 到简化，稳定度提高并改善了频响，具有更大的增益带宽乘积。UC384X有两种关闭技术；一是将脚3电压升高超过1V，引起过流保护开关关闭电路输出；二 是将脚1 电压降到1V以下，使PWM比较器输出高电平，PWM锁存器复位，关闭输出，直到下一个时钟脉冲的到来，将PWM锁存器置位，电路才能重新启动。电流互感 器T2监视着T1的尖峰电流值，当发生过载时，T1的尖峰电流迅速上升，使T2的次级电流上升，经D1整流，R9及C7平滑滤波，送到IC1的脚3，使 IC1的脚1电平下降（注意：接IC1脚1的R3，C4必须接成开环模式，如接成闭环模式则过流时555的脚7放电端无法放电）。IC1的脚1与IC2的 脚6相连接，使IC2的比较器1同相输入端的电压降低，触发器Q输出高电平，V1导通，IC2的脚7放电，使IC1的脚1电平被拉低于1V，则IC1输出 关闭，S1因无栅极驱动信号而关闭，使电路得到保护。若过流不消除，则重复上述过程，IC1重新进入启动、关闭、再启动、再关闭的循环状态，即&打嗝&现 象。而且，过负载期间，重复进行着启振与停振，但停振时间长，启振时间短，因此电源不会过热，这种过负载保护称为周期保护方式（当输入端输入电压变化范围 较大时，仍可使高、低端的过流保护点基本相同）。其振荡周期由555单稳多谐振荡器的RC时间常数&决定，本例中&=R1C1，直到过载现象消失，电路才 可恢复正常工作。电流互感器T2的选择同1.3的互感器计算方法。
　　图6　　用555做限流保护电路
　　图6电路，可以用在单端反激式或单端正激式变换器中，也可用在半桥式、全桥式或推挽式电路中，只要IC1有反馈控制端及基准电压端即可，当发生过流现象时，用555电路的单稳态特性使电路工作在&打嗝&状态下。
　　1.5　几种过流保护方式的比较
　　几种过流保护方式的比较如表1所列。
　　表1 几种过流保护方式的比较
　　2　结语
　　作者经过长期的研发与生产，比较了开关电源中所使用的各种过流保护方法，可以说，几乎没有一种过流保护方式是万能的，只有用555的保护方式性能价格比 是较好的。一般来说，选择何种过流保护方式，都要结合具体的电路变换模式而做出相应的选择。只有经过认真的分析，大量的实验才能找到最适合的过流保护方 式。保护方式设计的合理、有效，意味着产品的可靠性才可能更高。
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