LM 2596: protection intégrées thermique et courant en "option" ?

[mweber]

Bonjour à tous,

J'ai l'impression que d'autres personnes sur le net on fait la même constatation que moi, à savoir que sur les régulateurs de tension à découpage intégrés en boitier To220 5 ou 7 broches (et peut être également les régulateurs linéaires) la protection thermique ET limitation de courant, ne semble pas être efficace !

J'ai cramé un LM 2596s (CMS) hier. Bon, certes dans des conditions extrêmes:

Alim 36V DC avec transfo débitant 3A en CC et condo de 10 000 µF.
Dissipateur: un circuit intégré 2 faces: qq cm².
Sortie réglée autour de 15V.
En entrée polyswitch 2,5A de taille moyenne (je n'ai pas la réf en tête, mais ce n'est pas un très rapide).

Je fais un essais volontaire de court circuit franc, au bout de quelques secondes pouf, fumée et rougeoiement...

Voici le module utilisé:

http://i.ebayimg.com/00/s/NTAwWDUwMA==/z/WNQAAMXQ2dBSDzro/$T2eC16N,!)QE9s3HD)CvBSDzro!w8 g~~60_35.JPG?set_id=8800005007


J'imagine que la protection thermique n'a pas eu le temps de réagir, mais qu'en est t'il de I limite ?
Pourtant d'après les docs constructeur, la température devrait grimper à 95°C avec la dissipation sur circuit imprimé (c'est très approximatif et dépends d'un tas de facteurs, mais le circuit ne devrait pas flamber si vite ?)

Je vais de ce pas monter un autre régulateur sur un vrais dissipateur et prendre un polyswitch plus rapide...

A bientot,

Matt
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[paulfjujo]

bonjour,

Vu la surface d'echange thermique, cela ne me semble pas etonnant que ça crame sur court-jus franc surtout avec 36V d'alim et condo de 10000µF
Le courant maxi instantané pouvant etre tres consequent..
Dans toute limitation de courant, il existe un temps de reponse.. durant lequel il n'y a pas ou prou de limitation effective.
Vu l'implantation sur le circuit imprimé, il n'est pas évidant de monter un radiateur adequat, à moins de deporter le circuit integré hors du PCB.

[mweber]

Merci Paulfjujo,

Vu l'implantation sur le circuit imprimé, il n'est pas évidant de monter un radiateur adequat, à moins de deporter le circuit integré hors du PCB.

C'est ce que j'avais l'intention de faire... c'est pas très beau mais bon ;o)

Il devrait encaisser la surcharge et le polyswitch coupera le courant...

En cas de surcharge modérée (sans CC), soit le polyswitch soit la protection interne devrait couper le circuit ... humm... je compte plus sur le polyswitch !! ;o)

[Tropique]

S'il est nécessaire d'avoir effectivement une résistance aux courjus, il vaut mieux prendre un régulateur moins low-cost et moins "à peu près protégé" chez d'autres fondeurs plus réputés dans le domaine

[A voir en vidéo sur Futura]

[bobflux]

Le polyswitch sert uniquement à éviter un incendie en cas de court-circuit, il est tout à fait incapable de réagir assez vite pour protéger un transistor...

Normalement, ce chip a une protection en température et une limitation de courant cycle par cycle, donc il est bétonné. Comme explications à ta mésaventure, je vois :

- Inductance sous-dimensionnée avec un courant de saturation trop faible (probable vu sa taille). Dans ce cas, le courant augmentera beaucoup trop vite, et la limitation de courant cycle par cycle se déclenchera trop tard, de plus le transistor est un bipolaire, donc lent, il peut partir en second breakdown ou simplement surchauffer très vite.

- Diode sous-dimensionnée (incapable de tenir le courant limite du chip soit 4A minimum) : probable vu sa taille. Dans ce cas la diode surchauffe et crame (ça prend 1 ou 2s) ; la diode n'a pas de protection, elle ! Une fois que la diode a cramé, si elle est en circuit ouvert, l'inductance envoie un pic de tension qui crame le chip. Si elle se met en court-circuit, le transistor va déguster...

- Ou les gars de National ont mal fait leur boulot (peu probable)

- Ou le chip est une contrefaçon

L'inductance ressemble à une SRR1280, en 100µH dans ce package, on a un courant de saturation de 2A d'après la datasheet. L'inductance que tu as vraiment sur ce circuit est probablement pas une Bourns, plutôt une Chong, mais on peut partir sur 2A maximum. Comme la limitation de courant du chip est plus vers les 4A, voire plus, boum.

Tu peux voire ça à l'oscillo en regardant le courant dans l'inductance. Si c'est un beau triangle, OK. Si les pointes hautes du triangle s'étirent et commencent à ressembler à des pics, c'est mauvais signe, l'inductance sature.

Tu peux aussi tester la diode post-mortem : si elle est cramée, tu as un gros indice....

Les petits condensateurs n'ont pas l'air d'être d'un modèle apte à encaisser plus de 4A de Iripple non plus...

Bref c'est du pas cher (le prix de ces modules est ridicule) donc il faut faire attention...

On peut tout à fait concevoir un convertisseur à découpage capable de débiter toute la journée dans un court-circuit franc, mais il faut que tous les composants soient dimensionnés proprement : saturation de l'inductance, dissipation dans l'inductance, la diode, les condensateurs, Iripple max des condensateurs, etc (tout ça n'a pas de protection thermique), au courant de limitation max "worst case" du convertisseur (qui est généralement assez mal spécifié)... En gros, c'est plus cher.

[mweber]

Merci !

Ok, moralité on n'a rien sans rien !

Surtout vu le prix du module ...qui est le même prix que le LM vendu seul !

On ne peux pas demander des miracles...

==> Cela confirme ma méfiance envers les produits chinois véhiculant de la puissance:

Y a qu'a voir les fluocompactes et autres ampoules LEDs qui crament via une alim 230V pourrie... Le tube ou la led sont intact (ou détruits) par le ballast.
J'ai résolu le problème en alimentant les éclairages chez moi par un réseau 12v... pas d'électronique de puissance foireuse...

[mweber]

'inductance que tu as vraiment sur ce circuit est probablement pas une Bourns, plutôt une Chong, mais on peut partir sur 2A maximum. Comme la limitation de courant du chip est plus vers les 4A, voire plus, boum.

Le vendeur (du module) dit que l'on peu pousser à 3A avec un dissipateur sur le LM... C'est mal barré avec le Imax de la self !

[bobflux]

En fait pour la self il ne s'agit pas d'un problème thermique (résistance du fil), quand la self surchauffe elle se dessoude et tombe par terre avant de cramer.

Classiquement, tu calcules que ton circuit de protection met un temps T à réagir, il se déclenche à partir d'un courant Imax, le courant dans l'inductance augmente à dI/dT = U/L, donc quand il coupe effectivement le courant, il a eu le temps d'augmenter jusqu'à Imax + T*dI/dT...

Par exemple, si tu conçois un pont en H et que tu souhaites le protéger contre les court-circuits en sortie, l'inductance est celle des connections, il faut alors calculer le dI/dT en fonction de cette inductance (estimée), et peut-être rajouter une inductance à air ou quelques tours de fil pour limiter le dI/dT et laisser à la protection le temps d'agir.

Mais, pour une inductance à noyau magnétique (ferrite, etc) (pas à air), à partir d'un certain courant l'inductance diminue (saturation du noyau). Ce n'est pas un phénomène "on/off", l'inductance ne tombe pas à 0 d'un coup, mais elle diminue graduellement avec l'augmentation de I, et donc le dI/dT augmente. Donc ton courant en dent de scie aura des pointes "un peu plus pointues" en haut des dents... si elle sature assez fort, le calcul simple ci-dessus n'est pas valide, et donc le courant peut avoir le temps d'augmenter jusqu'à "beaucoup" d'ampères avant que la protection le coupe. Et pouf.

Si la protection est véloce, on peut saturer un peu la self, au prix d'un peu de rendement (plus de pertes dans le switch).

Enfin bon, dans ton cas, je pencherai plus pour une surchauffe de la diode. Sur la photo, on dirait un boîtier SOD123, donc 1W c'est déjà bien limite, ça correspond à à peu près 2-3A pour une schottky (en étant généreux).

Si la sortie est en court-circuit, le courant tiré à l'entrée sera faible (révise la théorie d'un convertisseur buck). Avec 36V en entrée, le transistor sera passant peut-être 2% du temps, la diode 98%. Donc il faut mettre le polyswitch à la sortie...

Un exemple de diode qui serait plus adaptée (note le packaging plus baraqué et les grosses pattes pour évacuer la chaleur) :
http://www.digikey.com/product-detai...OSCT-ND/918009

C'est pas la peine de modifier ton module, garde juste présent à l'esprit que pour 3€ t'as pas forcément le top !...

Si tu veux t'amuser à concevoir un convertisseur à découpage, regarde chez LT. Leurs chips sont plus chers, mais pour une réalisation amateur, 3€ de plus sur le chip, ça vaut le coup vu le temps gagné grâce à LTSpice qui te permet de tout vérifier par simulation, et si tu foires pas le layout, ça marche du premier coup.

Exemple (un peu complexe) : http://www.linear.com/product/LTC3851

[MiKL.66]

Bonjour,

Bobfuck en a déjà dit beaucoup ...

Je voudrais juste ajouter ... faire attention à la protection avec le polyfuse !
Si c'est bien un model 2,5A de maintien, il va commencer à limiter à partir de 4A.
Donc d'ici là, le régulateur sera déjà à genoux.

Soit, il faut prendre une bonne marge de manœuvre, genre x2 ... et de bonne protection ...,
ou tu as également la solution d'ajouter une résistance de shunt avec un AOP qui viendrait attaquer le Shutdown.
Je ne sais pas si c'est la meilleure solution, mais moi je l'utilise quand je veux limiter le courant de court circuit !

[Biname]

Sur les miens (<1€), la diode est une ss34 (40V 3A moyen, ~0.5V forward, Pdissipée 2.2W)

Tu avais peut-être poussé le bouchon un peu loin ! 36V 3A = ~100W soit en 15V ~7A ! Il a fallu le pousser jusque là pour qu'il fonde ! C'est rassurant .

Une fois grillé, le module était-il en court-circuit ? Un module d'alimentation qui saute dans des conditions extrêmes et cesse de consommer du courant est un module bien conçu. Sur ce module, c'est au LM2596 de jouer ce rôle de ~fusible~ et il le fait très probablement ?

[mweber]

Salut les gars,

Merci de vos réponses !

Si la sortie est en court-circuit, le courant tiré à l'entrée sera faible (révise la théorie d'un convertisseur buck). Avec 36V en entrée, le transistor sera passant peut-être 2% du temps, la diode 98%. Donc il faut mettre le polyswitch à la sortie...

Bobfuck, effectivement ce... comment dire... "léger détail" m'était... heu...sorti de la tête (c'est un peu le principal avantage des alims à découpage hé hé ! )

Effectivement mon transfo sortant 3 A max, en basse tension coté sortie, ca monte un peu plus... Et vu comment le bestiau à rôtis, 3A voir 4... je trouvais ça un faiblard en terme de courant traversant le machin (même si c'est relativement déjà pas mal) comme courant pour engendrer ce genre de catastrophe !

Je vais opter pour un petit polyswitch (au point de vue dimensions (=> plus rapide, qui coupera en 3 secondes max un courant de 2 ou 3A...) et surtout ...au secondaire! , le coup de l'aop (MiKL.66) est séduisant d'autant plus qu'il peu faire une sortie en courant réglable, mais le poly a l'avantage de ne pas rajouter des circuits dans tout les sens (je voulais monter une micro-alim sans m'enquiquiner...).

Constat :

Diode de roue libre: Ok (enfin, je n'ai fait le test qu'au testeur de diodes du multimètre, mais elle doit être bonne).

En fait seul le LM a cramé, sans faire de court-circuit, Biname, mais c'est peut être un coup de pot ! (qui veux retenter l'expérience ?)

J'ai des diodes Schottky en rab, je vais la changer par du plus costaud, ca coute rien !

A++