Выход из строя ST1S10, ST1S10 Опции

[DTF]

Здравствуйте!

Решил испытать понижающий синхронный ШИМ-преобразователь напряжения на макетной плате (см. фото). Схема включения - типовая из даташита (входное напряжение - 12 В, выходное - 5 В, индуктивность 3.3 мкГн на 2 А). Разве что на выходе стоит емкость на 100 мкФ, электролит. При включении преобразователь стартует нормально, некоторое время работает, при нагрузке до 0.5 А пульсации не более 0.1 В. Без видимых причин неожиданно выходит из строя, при этом короткое замыкание по входу микросхемы. Никаких повышенных нагрузок не подавал, что это может быть? На макетной плате длинные дорожки (шириной 1 мм), может это из-за их паразитной индуктивности?

Благодарен любым советам.

Никита

Сообщение отредактировал DTF - Mar 25 2010, 03:58

[An@BoLiK]

Ну было б неплохо придерживаться той топологии печатной платы что в ДШ. Естественно Ваша плата не лучший вариант, и конденсаторы с такой длиной выводов - перебор. Частота то почти 1 Мгц.
Обычные электролиты на такой частоте не работают.

Читайте

5.2 External components selection

Входной конденсатор обязательно керамический или танталовый (A minimum value of 4.7 µF and a 0.1 µF ceramic capacitor are suitable in most application conditions.)

По выходному конденсатору тоже самое

Lower ESR ceramic capacitors are usually recommended to reduce the output ripple
voltage. Capacitors with higher voltage ratings have lower ESR values, resulting in lower output ripple voltage.

[pokos]

Входной конденсатор обязательно керамический или танталовый (A minimum value of 4.7 µF and a 0.1 µF ceramic capacitor are suitable in most application conditions.)

Только не "или", а "и"!

[DTF]

Спасибо за ответы!

[sysel]

Используем данный стабилизатор в серийном изделии. У нас 2 штуки стоят, делают 5.6 В из 15 и 2.5 В из 15. Показывает себя очень хорошо.
Плата спроектирован исходя из рекомендаций даташита, правда, как показала практика, катушку надо брать раза в 2 большей индуктивности, чем рассчетная из даташита, закрытого типа. (Ставим SUMIDA CDRH).
Катушку и конденсаторы как можно ближе к микросхеме. Используем керамические конденсаторы.
И не забываем припаивать брюхо к земле.

[тау]

сделан модуль размером 13*16 мм по несколько другой топологии чем в ДШ. Работает как часы.
Керамика 10uF на модуле. индуктивность 3u3

[Microwatt]

У меня с ней опыт небольшой. Но
Плату лучше содрать из даташита. То что на фото для таких частот не годится. Плотнее монтаж нужен, сопли покороче.
Корпус припаивать к теплоотводящей площадке. Греется она неслабо, без подпайки подложки -за 105С...
Все конденсаторы - керамика
Дроссель - 100% нужно быть уверенным, что в насыщение не входит. Поскольку внутреннее ограничение тока за 3ампера, то дроссель должен ампера 3.7-4 держать.
На выход (точку подключения дросселя к микросхеме) лучше не влезать лишний раз приборами... При попытках посмотреть форму тока прямо на дорожке "гавкнуло" несколько штук от подключения земли осциллографа.
А так - вроде хороший прибор, устойчив. Получали 5 и 3.3 вольта с 12 на ее предельные 3А. Интересно, что с ростом нагрузки выходное напряжение даже чуточку растет.

[Dikoy]

Подскажите по опыту, годится ли данный импульсник для питания GPRS модема?
Проблема в том, что согласно даташите (http://zalil.ru/29782015 , 100 кБ) потребляет он 300-550 мА в режиме передачи, но раз в 4,6 мС всасывает до 2А. И всё это время надо держать пульсации не более 50 мВ.
От сюда два вопроса:
1. Как источник отнесётся к таким скачкам тока?
2. Если я поставлю на выход дополнительно кондёр от матплаты на 1500мкФ*6,3В, не сработает ли защита микросхемы в момент включения (заряда кондёра)?

[Zeus1980]

И не забываем припаивать брюхо к земле.

А какая минимальная площадь платы должна быть под рассеивание мощность?
И вообще какую мощность она выделяет при работе, например при Uin=12В Uout=5В Iout=3А?

Сообщение отредактировал Zeus1980 - Nov 23 2010, 11:00

[Microwatt]

А какая минимальная площадь платы должна быть под рассеивание мощность?
И вообще какую мощность она выделяет при работе, например при Uin=12В Uout=5В Iout=3А?

В очере... в даташит, в даташит! Там и рекомендованная подложка разрисована и сведения о типовом КПД есть.
На односторонней плате 3 ампера с нее снять очень проблематично. Нужно напаивать от корпуса веером луженку в 0.8-1мм по 2см

[Zeus1980]

Понятно. Т.е. придется делать самопальный "радиатор"
А на счет даташита, так выделяемой мощности там нет.
Есть только температурные коэффициенты

Буду весьма признателен если тыкнетев страницу даташита где будут выделяемые мВт или Вт указаны

[Microwatt]

Буду весьма признателен если тыкнетев страницу даташита где будут выделяемые мВт или Вт указаны

Так все ж просто. Если выдает она 3.33 вольта при 3 амперах с типовым КПД 0.9, то 3.33х3=10? Ну и по входу вся схема будет потреблять 10:0.9=11.1 ватт?
Вот разность в 1.1 ватта на ней, родимой, и сеется. Больше ведь негде вроде. ну, 0.1 на дросселе.
КПД посмотрите в оригинале. Я для примера 0.9 взял.

[Zeus1980]

А, понял косвенным путем - спасибо огромное, чеито ступил...
SO-8 и 1,1 Вт - жуть...
В моем случае вроде 0,88Вт будет на ней рассеиваться но все равно

Вот посчитал R1 и R2:
R1 = R2 x (VOUT - VFB) / VFB
При VFB=0,8В и R2=20кОм и VOUT=4,024В (Нужно 4,0В при 2А)
Получаем R1=80,6кОм
Правильно? Или загнать их с десятков в сотни кОм можно?

[Anar]

Делаю коммутатор TOSLINK (оптический SPDIF). Приёмники и передатчики хавают порядка 300-400мА + светодиодная индикация (две матрицы 5х7) тоже порядочно жрет. Решил для индикации и электроники поставить два отдельных ST1S10 чтобы грелись меньше + отдельно отключать питание схемы, оставив запитанным контроллер. Тот что ниже на плате (см. скрин) работает отлично, даже не греется, а тот что выше при включении питания просто нагрелся до плавления припоя... и сдох естественно. Так-же склеила ласты вторая микруха которая была впаяна на место той, когда решил что первая была бракованная (попадаются такие "микросхемы" где вместо чипа внутри тупо кусок металла...). Отличия между разводкой нижней и верхней части минимальны - одна дорожка выведена на другую сторону (обведено красным) и конденсатор входной немного сдвинут. Причём сгорела микруха без нагрузки!
Ткните пальцем в ошибку пожалуйста ато печаль какая-то


Сообщение отредактировал Anar - May 4 2011, 22:03

[DTF]

Anar, неплохо бы питать плату от источника напряжения с ограничением по току. В моем случае, когда ST1S10 сгорала (так и не выяснил, почему), было КЗ по входу (на вскидку, доли Ома). От того она у Вас и плавит припой. Брюхо хорошо пропаиваете у микросхемы? Конденсаторы в рамках рекомендованных запаяны?

И что за индуктивность?

[Anar]

Брюхо запаяно хорошо феном. Конденсаторы как в даташите, только выводные, на выходе ещё два электролита 10мкФ дальше в схеме. Индуктивность 22мкГн 3А. Да и второй то преобразователь с теми-же компонентами работает.
Микросхема сгорела не в момент включения питания а в тот момент когда микроконтроллер подал на вход INH(EN) единицу. По-крайней мере вторая - первую я заметил только когда дым пошел. Сопротивления проверял. До подачи единицы на INH входное сопротивление достаточно большое. После подачи высокого уровня на INH, микросхему сразу пробило сопротивление между ножками питания микросхемы упало почти до 0. После этого естественно ни укладывание на землю этого самого INH, ничего не помогает... Микросхема просто ведёт себя как нагревательный элемент
Там же в даташите написано что есть защита от КЗ, вроде даже про термозащиту было что-то. Насколько я помню MC34063 от такого не горели, но там КПД поменьше и ножки отключения нету да и грелись они на таких токах посильнее - градусов 50-70 на корпусе при 5В 400мА на выходе.

[тау]

Ткните пальцем в ошибку пожалуйста ато печаль какая-то

When the inhibit feature is not used, this pin must be tied to VIN to keep the regulator output ON at all time © Даташит

Опять же фильтровать ножку VIN_A нужно максимально близко к ней , а не так как у вас .

Опять же электролиты фтопку - считайте их нет и все пульсации определятся керамикой, её емкостью.

[mov]

У STm на сайте была программа моделирования с выдачей бома. Посмотрите, что она рекомендует в качестве обвязки.

Применяем сей чип в серии, если и горел то по нашей вине.

[Anar]

Поменял конденсаторы на керамические. Старался поставить их как-можно ближе к микросхеме. Правда не нашел в наших магазинах керамических конденсаторов ёмкостью больше 10мкФ, поэтому поставил два. Новый скрин прилагается. Просьба прокомментировать и снова ткнуть пальцем в возможные глюки.
И подскажите кто-нибудь приличную книгу или статью по проектированию таких-вот импульсников ато неприятно на такие грабли наступать и платить привозными из другого города микросхемами.

[тау]

сейчас лучше.
ножка 2 нижней микросхемы - предполагается проводок? , чтоб на этот проводок чего не навелось лишнего - имхо лучче сделать шунтирование его емкостью об земь (недалеко ) , а сигнальчик на выключение подавать через резистор . Там триггер шмитта на входе, фронты могут быть любые , лишь бы не с частотой преобразователя.

[Anar]

Там есть проводок на порт МК. Я просто только верхний слой вывел сдуру. 100нФ хватит об землю там?

[тау]

100nF о землю и 100 Ом от проца.

[Anar]

Спасибо всем) Доставят новые два штука st1s10 - отпишусь о результатах.

[Anar]

Доставили ST1S10. Получилась вот такая-вот девайсина:

Корпус пока не доделан, но всё уже работает. Единственное что при токе чуть больше 100мА на каждый преобразователь, они все равно греются достаточно ощутимо. Температуру нормально измерить нечем но так по ощущениям после где-то часа работы микросхемы нагреваются градусов до 50-60. Это ещё в пределах рабочего диапазона температур, но все равно как-то многовато как по мне. Это нормально что они так греются? И опасно ли запихивать такую плату в закрытый корпус?
Попытался сфотографировать плату, правда мобильником ибо камеры нету.
Плата снизу:

Плата сверху:

Более подробно преобразователи:

Обидно что вся программная часть уже отлажена и реализует все требуемые функции правильно, а блок питания меня до сих пор тревожит. В этом устройстве стоят оптические приёмники и передатчики которые я аж из Польши заказывал. Очень не хотелось бы их повредить...

[dinam]

Всё не читал, но сразу возникают вопросы. Exposed pad припаивали? Переходные отверстия для отвода тепла на другу сторону делали?

[Plain]

Anar, у верхнего блока питание схемы (нога №1) просто отсутствует — там нет блокирующего конденсатора. Причём, на примере разводки в даташите он тоже припаян для вида, не к своей (нога №4) земле. Первым же импульсом микросхема подбрасывает своё питание на неизвестную высоту.

Правило разводки таких схем достаточно простое — все блокирующие конденсаторы идут приоритетом, непосредственно к соответствующим им ногам микросхем, "земля" должна быть осязаемой звездой, а вся слаботочка — в последнюю очередь, как ляжет. Кстати, поэтому даже приходится заменять микросхемы с негодной распиновкой на изделия других фирм.

[Anar]

Exposed pad припаян. Thermal-via нету так как плата односторонняя и сделана "лазерным утюгом" (см фото в предыдущем посте). На том-же фото видно что блокировочный конденсатор припаян на расстоянии около милиметра от ноги 1.

Да и вопрос уже не в работоспособности верхнего БП - это уже решено и на текущей плате с исправленной разводкой работают оба. Только вот греются они градусов до 50-60 как по ощущениям. При токе около 120мА на каждый преобразователь. Странно. Что тут ещё может быть не так?

Сообщение отредактировал Anar - May 22 2011, 15:40

[Herz]

Именно с этой микросхемой не работал, но делал источник на её близкой родственнице - TPS54332. Поскольку плату тоже изготавливал по ЛУТ-технологии, тhermal-via, само собой, не получились. Однако при запайке микросхемы феном, видимо, перегрел слегка. В целом на работоспособности это не отразилось, но возросло потребление по входу разрешения EN. Возможно, если этот ток не ограничить, чип станет ощутимо греться. Проверьте собственное потребление стабилизатора, без нагрузки.

[тау]

....Только вот греются они градусов до 50-60 как по ощущениям. При токе около 120мА на каждый преобразователь. Странно. Что тут ещё может быть не так?

Чтобы более правильно ответить на Ваш вопрос, замените дроссель на 3-5 мкГн и проведите измерение КПД преобразователя на токе 120 и 400 mA. Сравните с даташитовским значением. Это позволит отсечь претензии к микросхеме , как вероятно беспочвенные.