困扰我多久的二极管失效问题,望高手解答
下面一个问题,已经困扰我很久了,一直找不到罪魁祸首,希望有高手帮我解答,非常感谢!
问题背景:
1.此项目为BLDC电机供电,提供310V,15V,GND,电机的VSP与FG由其他控制板输出或接收
2.附件原理图只是电源部分的简要示意图,非完整原理图,省略了控制部分
3.总输入L-N为单相220Vac,图中标识VDC_310V只供电给BLDC(这里发生故障均在实验室,未接BLDC,310V空载),VCC_15V除了给电机控制用供电外,也供电给自身其他电路用,15v总电流约150mA
4.图中两个继电器(RL1B RL2B)由板子上MCU控制,具体逻辑为上电的时候,RL1B断开,RL2B闭合,几秒后充电完毕,RL1B闭合;正常工作的时候,MCU会实时监测310V电压,如果低到一定程度,认为是欠压,MCU会断开RL1B,进行保护(防止过电流),等待一段时间后再闭合并监测310V电压是否正常
5.RT1为PTC,RT2为NTC
6.补充一下D4 D5的作用:MCU检测到310V过低而进行欠压保护的时候,MCU会断开RL1 RL2两个继电器,这时,如果没有D4 D5,EC1 EC2 EC3 EC5电解放完电后MCU也会失电,为了使MCU持续有电,增加了D4 D5,这时如果欠压保护,断开继电器,D4会与整流桥的下臂组成一个半波整流持续给viper22以及后面的MCU负载供电
问题描述:
1.目前为止已发生多次相同器件损坏的事故,失效器件有:D4 D5 D6(均短路),RT2(表面开裂,阻值上漂)
2.目前判断是上电的时候出现的故障可能性较高
3.实验验证,如果D6先短路失效,那么下次上电瞬间,D4 D5 RT2必坏,因此猜测D6第一个失效可能性较高,但是无法解释D6失效原因
你这电路是真实的话损坏元件是EC1EC2EC2通过D6给EC4充电造成D6峰值电流过大击穿失去隔离作用,小小的其它两个管子带热敏电阻一起完蛋。是你电路问题,没完整线路图只能给你个问题原因的表象。具体且待下回分解。如果你EC1EC2EC2是几百微法的电解真的太大了,奇葩电路!
忘了说句,直流电机启停瞬间的感生峰值电压加速这一过程并可能是罪魁祸首
因为实际应用中,EC1 EC2 EC3后面有1500W的直流电机负载,因此容量较大
EC4电容不大,且实际测试中,通过D6的充电电流峰值一般在200ma左右,远低于1n4007的耐受冲击电流
问题描述里我也说了,这个故障是在实验室未接电机负载的情况下,也就是说310V空载的情况下发生的,排除电机感性负载的影响
我的意思是你二极管D6是某个时刻电路工作时EC4电压远低于EC123电容组,这时电容组就会通过D6对EC4进行放电,这时的峰值电流足以击穿D6,D6失效后D4 D5 RT2给电容组供电造成全部失效
EC5后面的负载就是viper22,且它的负载150ma左右,没有道理EC5电压被拉的很低
退一步讲,只要EC3与EC5之间压差超过0.7v,二极管立马导通给EC5充电,不应该出现EC3比EC5高很多的情况
不是你分析的那样,你把D4D5改成桥式整流,微调一下D4D5后的限流电阻,你的问题就会没有了。
我没有使用全桥整流给EC5和viper22供电是有原因的
1.BLDC供电310V和15V是必须共地的
2.一旦310V 15V共地,且使用2个全桥整流,那么上电或者正常工作的时候电流就可能会如附图流向,这是我不想看到的,因为我不得不再增加一个大电流的整流桥,成本增加,相比之下,采用我现在的方案,使用2个4007就能解决这个问题
不知道该怎么给你说,你现在的电路没接电机尚问题不断,接上电机鸡犬不宁。省成本不以安全为代价。15V的不隔离供电为何一定要和电机供电牵连?别执着一些小事,你这电路得大改!不然闹着玩还行,是工厂老板可能要赶人了吧?220V电机供电单刀开关亏你想的出来,钱你省了,安全呢?
1.BLDC的接口一般有以下几根线:VDC,VCC,GND,VSP,FG
其中VDC是310V,经电机内部IGBT处理最后供电给三相定子
VCC是15V,电机内部驱动控制用
VSP是发给电机的调速信号
FG是电机给出的转速反馈
VDC VCC共地是电机必须的,没有办法的事,我所在行业是空调,各个厂商都是这样做的
2.BLDC不同于交流电机,作为负载的时候,不能只看成感性负载,另外,我整流桥后面是有大电解的,如果断开继电器,电机不会立即失电,而是会从电解取电,并很快的将电解放完电,我现在讨论的问题是不接电机情况下失效的分析,关于电机负载和你提出的那些问题,我会再做考虑
3.电路的修改是我下一步的行动,当前我还是想找出D4~D6以及NTC失效的原因
4.虽然你的观点对我现在查找问题帮助不大,但是还是挺感谢你诚挚的批评
哦,你早说清楚。你说多在上电时损坏,。我认为是上电瞬间大电容组先充满电,D4D5经RT2给EC5充电的速度比大电容组慢,大电容组通过D6给EC5放电造成D6过流击穿,D6损坏后D4D5经RT2也会给大电容组充电,于是杯具了。你这电路不用D6由D4D5经RT2直接供电就行,为何要经过大电容组?47UF的容量供20W的负载都没什么问题(非隔离电源),你的负载才15*0.15大约3W的功耗
“我认为是上电瞬间大电容组先充满电,D4D5经RT2给EC5充电的速度比大电容组慢,大电容组通过D6给EC5放电造成D6过流击穿,D6损坏后D4D5经RT2也会给大电容组充电,于是杯具了”
对于这点,我持反对,3个大电解一共1680uF,EC5才47uF,并且大电解经PTC充电,PTC零功率阻值为60Ω,且随温度升高阻值变大,小电解经30Ω NTC充电,无论如何都是EC5充的快,要不然没道理的(见附图)
假设EC5充的慢,只要3个大电解电压高于EC5高一点,立即会通过D6给EC5充电,二极管的正向导通时间几乎可以忽略不计
D6的意义在于:如果断电的时候310V空载,3大电解放电会比较慢(几分钟),这里将Viper22作为大电解的负载,放电几十秒即可
附图是实测上电时电容电压关系
你先把D6去掉试下会坏不?再来分析?
恩,后续改进方案已经将D4 D5 D6 以及ntc都去掉了,同时逻辑也改简单了,无需欠压处理了
目前这个故障出现概率是随机的,有可能一个月才出现一次,自己模拟搭了一个环境,在85℃高温下持续开关动作,一个月下来都没问题,唉,故障复现不了,头疼啊,所以我现在重点是从原理上分析
要是能故障复现就好找多了