LM3671-3.3随机损伤的问题,求指点!
问题概述:
LM3671-3.3在使用过程中,发现存在芯片损伤或失效的情况。故障表现为输出端对地的阻抗变小或与地短路。(输出端指SW引脚。)
1.输出电压范围,输出电压和电流大小
输入电源3.7---4.2V,输出电压3.3V。
输出电流为1mA—110mA,电流波形如下图,周期大约为0.5秒。
2.提供原理图,标示出功率器件的基本Spec:电感的大小及电流规格。 二极管, Mosfet的电流和电压
Spec,输出输入电容值以及材质
电源部分原理图如下:图中U22为易损坏芯片,以上或以下描述均指U22。
功率器件: 7个RF天线,工作时电流为7*15mA,待机时电流为0mA。
电感: 电源输出电感为2.2uH,DCR为110mΩ,工作电流1.1A。
输出电容(C47): CAP CER 4.7UF 10V 10% X5R 0603 瓷片电容
输出电容(C115): CAP CER 10UF 16V 10% X5R 0805瓷片电容
3.最好能够提供一些重要的波形:Mosfet Vds或IC SW脚电压波形,电感电流波形和一些基本脚位的波形
正常的LM3671-3.3,其SW引脚输出波形如下:
损伤后的LM3671-3.3,其SW引脚输出波形如下:
4. 已进行过的测试。
测试内容 |
具体测试方法 |
实验结果 |
备注 |
输入端过压 |
输出空载,用直流电源在芯片输入端不断调高电压,直至电流出现异常. |
升高到8V时,输入端短路。 |
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输出端过压 |
输出空载,用直流电源设定输入端电压为0V,输出端电压为1V。 |
芯片未损伤。 |
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EN端过压 |
输出空载,用直流电源设定输入端电压为0V,EN端电压为1V。 |
芯片未损伤。 |
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FB端过压 |
输出空载,用直流电源设定输入端电压为0V,EN端电压为1V。 |
芯片未损伤。 |
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输入端负压 |
输出空载,用直流电源设定输入端电压为-0.5V。 |
芯片未损伤。 |
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输出端负压 |
输出空载,用直流电源设定输入端电压为0V,输出端电压为-0.5V。 |
输入端短路。 |
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EN端负压 |
输出空载,用直流电源设定输入端电压为0V,EN端电压为-0.5V。 |
EN端短路。 |
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FB端负压 |
输出空载,用直流电源设定输入端电压为0V,EN端电压为-0.5V。 |
FB端短路。 |
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输出过流 |
输出接100uF瓷片电容和5欧姆的水泥电阻,反复进行上电,掉电测试。 |
芯片未损伤。 |
芯片实际输出可大于700mA。工作1分钟,芯片无明显发热现象 |
以上分析均基于直流电源测试。并未发现与实际故障表现一致的芯片。
由于故障随机出现,分析陷入僵局。请指点!
换个芯片有没有试过呢
你好, 应该是下管过应力导致的, 过应力可能有两方面的原因,
一是PWM有高的尖峰, 这种情况可以通过在SW对地加一个RC串联的Snubber (R=1ohm, C=1nF), 不过这种可能相对比较小因为输入电压就不高,
二是输出端的ESD或瞬间高压脉冲反灌到IC照成IC的下管损伤和烧坏, 这种情况可以在输出端加一个嵌位二极管来预防.
根据图上的情况应该是下管过应力导致的。个人感觉是PWM有高的尖峰, 楼主再用示波器检测下。。
电流波形不正常,PWM波形间歇震荡。建议加大输出滤波电容。或者反馈回路加入RC低通滤波网络。减小反应速度,提高稳定性。
首先感谢大家的热情回复。
Sean Zhang ,你好!
根据你的分析,我们针对第一种可能性进行了相关实验,发现高电压输入以及轻负载时,尖峰可达到7V以上。SW引脚波形如下:
根据芯片手册上描述,此脚电压大于6V可能导致芯片损坏。
但芯片以这种状态,连续工作12小时,未出现损坏。因此无法确认故障点。
至于第二种情况,由于实际产品安装完成后,后级电路与外界通过塑料隔离,因此出现的可能性较小,未做考虑。
我们现在的目标是定位故障点,然后笛做相应的改进。
由于无法重现故障,即使做了上述改进,心里也没底。
你好,根据目前提供的数据, 芯片损坏可能就是由于这个高压尖峰造成, datasheet写明SW点(就是下管MOSFET)最大承受电压是6.2V,
但一般还是有些余量, 高于6.2V也不定会导致下管损伤或者立即损坏, 特别是这种短暂脉冲尖峰对IC损伤更是一个渐进的过程.
每个IC余量也是有差异的, 有的大有的小, 余量小的就比较容易出现损坏的现象.
现在比较保险的做法就是把RC Snubber加上后看看这个尖峰会不会降到Spec以内, 如果可以的话就批量加上RC Snubber, 然后同时做老化测试看看还会不会有坏片发生.
另外, 出现坏片的概率有多高?
试生产了约150套,每套里面用了3个LM3671-3.3。目前的损坏概率约8.4%。
修改设计是最后考虑的方案,我们可能会先从降低输入电压或增加后级负载的方式,试试能不能降低这个尖峰值到允许范围内。
再次感谢你的热心回复。
这个我们也注意到了,我们还以为这是芯片本身由轻负载切换到重负载的变化特性。
我们明天会进行一些测试,以证实负载变化是否异常,再对这个现象进行讨论。
非常感谢!
损坏是用的过程中损坏的?还是上电就损坏了?还是开关机的时候损坏的?
损坏是同一标号的芯片,还是板上3颗芯片都有可能损坏?