困扰我多久的二极管失效问题，望高手解答

nixiaofeng2009

5 M) }$ F9 Y+ k$ p
" P- J8 ]% A# ]9 E) u2 T# J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！
1 D1 X  M: }3 j# B, D8 Q/ a
& c( m, Q+ N0 }$ r! b. K问题背景：
( ]9 J4 E% [3 Y
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

4 m& c/ w) u; v2 a0 Z% T5 w$ ]; N8 a2.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
0 m! ~% s: l& K, D
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
" Y' m( s) Y, A( L' j  P
5.RT1为PTC，RT2为NTC
0 c: P+ o! |. ]7 ~! a# ]
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
; \- g4 j' D/ P3 j% D
* @) q  G! ?1 R- Q4 L- N问题描述：
# J* Q" N! e$ C8 \: d
: M! u( t6 ]) y  f- Z4 P1.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）

9 M3 t- e! w2 D2.目前判断是上电的时候出现的故障可能性较高
9 m# I9 z1 u5 p/ q& Q- a$ ?5 r. v
# I! k. c2 h6 B8 G3.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
, Z  ]: F" K& f1 ^6 Y4 U

zhanglaoye

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！

zhanglaoye

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

nixiaofeng2009

zhanglaoye 发表于 2013-9-10 14:31
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 ...

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
2 @# \3 U9 W4 I* ^4 v, Z7 E2 kEC4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

nixiaofeng2009

zhanglaoye 发表于 2013-9-10 14:39
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

5 Y; G+ A; Z( K, S8 {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

zhanglaoye

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

nixiaofeng2009

zhanglaoye 发表于 2013-9-10 17:27
: D* `# w1 I) N: G2 U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 ...

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

zhanglaoye

nixiaofeng2009 发表于 2013-9-10 17:47
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
3 P% S, @+ a' D# N7 b退一步讲，只要EC3与EC5之 ...

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。

nixiaofeng2009

zhanglaoye 发表于 2013-9-11 07:58
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。

# g2 m9 a9 F3 s! l  |5 Q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
% s) {3 X( `* d! }9 v

zhanglaoye

nixiaofeng2009 发表于 2013-9-11 09:43
' K- m! u# w% p' \4 |我没有使用全桥整流给EC5和viper22供电是有原因的
  a$ R  N# ~+ Y; u- w5 H4 c+ P1.BLDC供电310V和15V是必须共地的
2.一旦310V 15V ...

8 U- y" ?3 ~' B8 N" j) I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？

nixiaofeng2009

$ L7 u/ b* A4 e" A  [

zhanglaoye 发表于 2013-9-12 08:03
$ c( G0 b- ^% `0 ?5 S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 ...

1.BLDC的接口一般有以下几根线：VDC,VCC,GND,VSP,FG
) B4 }. I6 O) O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
4 H# L4 \8 t" n5 \7 vVSP是发给电机的调速信号
- w3 X/ k9 q  Q+ |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

- l# x5 I: S& E# Z2.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
& F% E. Q' {4 l! ~* r- a
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
7 Z! s- G" x" s4 M4 K+ S
4 ^$ ?& f: f) L# h3 A0 S4.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

zhanglaoye

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

nixiaofeng2009

zhanglaoye 发表于 2013-9-12 16:19
0 j" k- x  j* a& `6 x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 ...

5 y- v% C: x  [( a+ Z% K
! \) s6 t" t) E! N3 y“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”
4 g+ B4 C' t. o* ]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
+ S- ~. U. A. |5 Q/ D8 P, }; a( V
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
3 L' ]- H# |# ~* A# a5 v1 Z
+ ]7 |) E6 j0 m附图是实测上电时电容电压关系
" D1 S' S3 u. ~9 u" z

zhanglaoye

nixiaofeng2009 发表于 2013-9-12 17:02
“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 ...

. g& M  q/ o7 s% h/ _- T5 j你先把D6去掉试下会坏不？再来分析？

nixiaofeng2009

zhanglaoye 发表于 2013-9-13 08:37
你先把D6去掉试下会坏不？再来分析？

/ h; y* ~0 @9 o7 T( m/ v4 i' W  O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
8 j+ `7 V: w6 K' O9 v
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