mp2560芯片使用中出现VIN和SW引脚短路，求分析

mypear · 发表于 2016-8-18 13:53:19

本帖最后由 mypear 于 2016-8-18 13:55 编辑

现象描述：
一款产品中，之前是220V交流电经变压器再整流到18V，再输给MP2560 DC/DC芯片输出6V，这方案现场用了2年也没有出现问题。今年该产品前级选用AC/DC开关电源，开关电源输出12V给MP2560，MP2560再输出6V。但这方案在老化过程中出现MP2560芯片损坏（在做掉电上电试验，次数增多也同样出现），表现为VIN引脚和SW引脚短路。

请求高手分析

。

电路原理图：

PCB图：

MP2560结构图：

做过一些分析：
mp2560最直接表现是VIN和SW引脚间的MOS管损坏导通。
1、过压损坏？
A、测试开关电源12V输出峰值不超过15V。pass
B、SW引脚峰值也不超耐压值，技术手册给出范围：
Switch Voltage (VSW) ..........................................
............. –0.3V (-7V for < 10ns) to VIN + 0.3V
波形如下：

2、过热损坏?
室温38摄氏度运行4小时，mp2560温度才43~44摄氏度，完全不高温。在这种温度下，也出现MP2560损坏。

3、过流损坏？
整机6V电源，最大电流实测500mA（半秒采一次样的数字万用表），断电上电瞬时电流暂时没有仪器测试。瞬时电流冲击未测试。

4、一些示波器抓取图形：
A、12V-6V启动波形，12V开关电源刚输出12V时，6V电源开始启动数据，12V负载突然增加，出现不少毛刺；12V-6V间增加延时，毛刺仍存在的。感觉这毛刺去不掉，不知对芯片有没有影响。

12V-6V延时20ms （时间轴弄大了，毛刺不明显，其实仍有存在）

现在完全没有思绪，请高手指点明路

mypear · 发表于 2016-8-19 17:25:26

没有电流探针，通过测6V输出经过一个B380A二极管压降，对应手册查到电流，不知道精度如何。

B380A二极管压降0.8V多

对应B380A芯片手册，瞬间电流达3A

如果这样估算可行的话，难道是过流损坏？！

mypear · 发表于 2016-8-24 14:04:43

2016.8.24最新进展，在开关电源12V输出给MP560电源线上串一个0.25欧姆电阻，示波器检测电阻压降，出现超过0.6V压差。算一算都有2.4A

求支招

mypear · 发表于 2016-8-18 14:07:20

本帖最后由 mypear 于 2016-8-19 09:27 编辑

2016.8.18 实测MP2560输出电容减少，启动波形没有差别，迟点上图。
原版1000uF：12V-6V启动波形

输出改为20UF：12V-6V启动波形

leeseel · 发表于 2016-8-18 14:16:43

你那个开关脚上面关断时有个负一点几伏的电压啊

tarzar · 发表于 2016-8-18 14:17:11

我说两点供你参考一下：
1、输入启动延时的电容C18再大一点，103P改为104P。-------------这点作用不大，但是有让整个电路启再慢一点会更好点
2、还有你的PCB板输出反馈电路应从电容之后取样.(现在的是在电感和电容之间) -----------------------感觉这点是关键，它的取样结果直接关系到那个MOS的开关

tarzar · 发表于 2016-8-18 14:22:27

本帖最后由 tarzar 于 2016-8-18 14:27 编辑

刚才看了一下原理图：居然FB的就是直接在电感之后样，这显然是不对的，后面那个1000UF电容应直接在电感之后，然后在这电容的后端取样

传一张原数据手册的图

feiban001 · 发表于 2016-8-18 14:23:11

一个小小的疑问：输出电容1000uF会不会太大了点？
layout不理想：SW节点走线太长，输入输入退欧电容距离较远。不过应该不至于导致芯片损坏。

如果没有其他办法，建议考虑着两条后改版再试

alias · 发表于 2016-8-18 14:30:43

>>输出电容1000uF会不会太大了点？

同问。规格书提示是由 22uF~47uF的。

tarzar · 发表于 2016-8-18 14:35:53

输出电容官方推荐使能 low ESR无极性电容，不防楼主换一下输出电容试试。

leeseel · 发表于 2016-8-18 13:53:20

输入电压低了，DCDC在相同的缓启动时间内电流更大，LZ提到多次上断电更容易出现，应该是多次缓启动造成的内部MOS过流损坏。

LZ可以尝试用回以前的18V电压煲机，看还会不会出现这个问题，也可以用电流探头去测试一下SW脚在启动阶段的电流情况。

mypear · 发表于 2016-8-18 15:03:59

leeseel 发表于 2016-8-18 14:16
你那个开关脚上面关断时有个负一点几伏的电压啊

这个问题我都注意到，旧版电路也存在。负压暂时没办法去除。

mypear · 发表于 2016-8-18 15:07:49

tarzar 发表于 2016-8-18 14:17
我说两点供你参考一下：
1、输入启动延时的电容C18再大一点，103P改为104P。-------------这点作用不大，但 ...

PCB之前不是我布线的，暂时想解决方法，不整体改板。

mypear · 发表于 2016-8-18 15:33:15

tarzar 发表于 2016-8-18 14:22
刚才看了一下原理图：居然FB的就是直接在电感之后样，这显然是不对的，后面那个1000UF电容应直接在电感之后 ...

官方推荐PCB图layout图，采样也是在电感后，不过靠近电容。不过我同事layout貌似没参考官方指导

mypear · 发表于 2016-8-18 15:36:22

feiban001 发表于 2016-8-18 14:23
一个小小的疑问：输出电容1000uF会不会太大了点？
layout不理想：SW节点走线太长，输入输入退欧电容距离较 ...

我调整电容试试，PCB板布线关键距离确实不理想。
你的意见，mark。

mypear · 发表于 2016-8-18 15:37:45

alias 发表于 2016-8-18 14:30
>>输出电容1000uF会不会太大了点？

同问。规格书提示是由 22uF~47uF的。

意见mark

mypear · 发表于 2016-8-18 15:39:21

tarzar 发表于 2016-8-18 14:35
输出电容官方推荐使能 low ESR无极性电容，不防楼主换一下输出电容试试。

mark

mypear · 发表于 2016-8-19 09:34:33

等待高手出现

yuntianrenren · 发表于 2016-8-19 10:04:44

续流二极管回路面积太大，负压太高会导致击穿mos管。当然不排除你买了假货。

yuntianrenren · 发表于 2016-8-19 10:13:54

输出电容太大可能动态响应会差点，但应该不至于烧芯片，之前试过买到假货出现过类似问题。

mypear · 发表于 2016-8-19 17:17:53

yuntianrenren 发表于 2016-8-19 10:13
输出电容太大可能动态响应会差点，但应该不至于烧芯片，之前试过买到假货出现过类似问题。 ...

你是用过这款芯片也出现过损坏现象？怎么分芯片真假,我看过丝印没差别。

clesun · 发表于 2016-8-19 17:31:42

本帖最后由 clesun 于 2016-8-19 17:40 编辑

你在输入加个TVS试试，保准管用。或者在电容上串一个小电阻。
这种问题老生常谈了，掉电上电，你仿真下就发现，输入电压瞬间很大；1000uf的大电容，这个也太大了吧。不一定坏，但肯定会坏。
一般情况下照着官方的典型电路弄就行了，人家都是按照这个测试芯片的，经得起考验。

rqiang · 发表于 2016-8-19 18:03:18

如果是断电后上电瞬间坏而不是老化坏：1，输入输出电容按照标准应用改为低ESR的贴片电容并联；2，在输入端的电解电容上面串个10R以下的电阻。

liaihua1997 · 发表于 2016-8-19 20:02:04

输入电容过大了，按官方调整电容大小

rwdxty · 发表于 2016-8-19 21:41:35

这个芯片很皮实的，是否买到假货

peter_zhang · 发表于 2016-8-27 02:08:21

本帖最后由 peter_zhang 于 2016-8-27 02:13 编辑

哈哈你这个问题，我几年前就知道了，特别在在输入源是ACDC 开关电源，后级是DCDC电源的情况；你这个输入输出电容确实有点大，官方推荐不可能这么大吧？
加TVS也是治标不治本，本质是LC阶跃输入响应的问题。传个文档你学习下。输入串个电阻就好了，凌特的很多DC芯片的输入级都是这么处理的，而且输入用电解电容笔陶瓷电容好，ESR大些有好处。

peter_zhang · 发表于 2016-8-27 02:15:31

为什么你们的积分都那么高？我都注册好多年了，难道我水的不够多吗？

mypear · 发表于 2016-8-27 10:31:11

peter_zhang 发表于 2016-8-27 02:08
哈哈你这个问题，我几年前就知道了，特别在在输入源是ACDC 开关电源，后级是DCDC电源的情况；你这个输入 ...

多谢出手相助，我看看资料。

mypear · 发表于 2016-8-27 13:36:45

peter_zhang 发表于 2016-8-27 02:15
为什么你们的积分都那么高？我都注册好多年了，难道我水的不够多吗？

你水得太少

peter_zhang · 发表于 2016-8-29 09:18:24

mypear 发表于 2016-8-27 13:36
你水得太少

楼主还没汇报结果呢

mypear · 发表于 2016-8-29 13:31:30

peter_zhang 发表于 2016-8-29 09:18
楼主还没汇报结果呢

已有措施，正在测试，测试结束后公布结果。

alextien · 发表于 2016-9-7 17:07:12

标注一下，看楼主测试结果

zuu0 · 发表于 2016-9-8 08:50:45

学习，，他们的芯片也在用，。暂时没发现有这现象。。。

mypear · 发表于 2016-10-13 14:50:32

经过测试，最终原因为：启动电流瞬间太大，超过MP2560最大电流，MP2560中的mos管过流烧坏。
导致电流过大原因是之前是用变压器，电流输出不足，重点有GPRS模块，所以用大电容防止GPRS模块瞬间供电不足。而换成开关电源后，电流输出很足，一上电对这些电容充电时产生瞬间大电流，MP2560吃不消。
解决方法两种：
1、更换部分电容
2、少更换电容，MP2560电路改用AO1284，不过要改电路。实测AO1284比MP2560好。

Eric_Xue · 发表于 2017-2-8 22:26:26

mypear 发表于 2016-10-13 14:50
经过测试，最终原因为：启动电流瞬间太大，超过MP2560最大电流，MP2560中的mos管过流烧坏。
导致电流过大原 ...

按LZ这种说法应该是上电冲击电流（inrush Current）过大，导致MP2560的MOS管烧坏。有两个疑问
（1）从示波器测试的波形可以看出，输出电压Vout=6V上电近似认为是斜坡上升的。上升时间Tss约为10ms
所以上电冲击电流近似为
I = Cout * Vout/tss = 1000uF*6V/10ms ≈0.6A。
而MP2560的限流在3.5A，应该不会烧坏MP2560的MOS管吧？请问LZ估算的上电冲击电流大概有多大?

（2）示波器给出的输出电压Vout=6V上升时间Tss约为10ms，而MP2560的规格书中给出的软启动时间为1.3mS，两者为什么会差一个数量级。MP2560的Vout输出上除了1000uF的电容，是否还有其他大电容？

mp2560芯片使用中出现VIN和SW引脚短路，求分析

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