我有一个已部署的设计，在该设计中，我们在PCB的12V至5V降压降压转换器部分中遇到了较高的故障率（〜4％）。降压转换器在电路中的作用是将12 V输入（从连接的铅酸电池）降压至5V，然后将其馈送到USB-A插座以进行电池充电。

所有返回的单元都具有相同的特性升压降压转换器IC。

该集成电路是德州仪器（TPS562200DDCT）的制造商（信誉卓著，所以我知道）

这是数据表。

这是发生故障的单元的图片：

这是原理图：

这是板子那部分的PCB设计文件：

在分析降压转换器IC的故障时，我认为您可以忽略低电池切断电路。当电池电压降至11 V以下时，该部分电路仅使用参考电压和低端旁通FET来将电池的负极端子与其余电路断开。

在我看来，连接到USB插座的设备上的外部短路不会成为罪魁祸首，因为TPS562200DDCT内置了过流保护：

7.3.4电流保护使用逐周期谷值检测控制电路可实现输出过电流限制（OCL）。在关断状态期间，通过测量低侧FET漏极至源极电压来监视开关电流。该电压与开关电流成正比。为了提高精度，对电压感应进行了温度补偿。在高端FET开关导通期间，开关电流以VIN，VOUT，导通时间和输出电感值确定的线性速率增加。在低端FET开关导通期间，该电流线性减小。开关电流的平均值为负载电流IOUT。如果监测到的电流高于OCL电平，则转换器将保持低端FET导通并延迟创建新的设置脉冲，即使电压反馈环路需要一个，直到当前级别变为OCL级别或更低。在随后的开关周期中，导通时间设置为固定值，并且以相同方式监视电流。如果过电流条件存在连续的开关周期，则将内部OCL阈值设置为较低的水平，从而减少可用的输出电流。当开关电流不高于下限OCL阈值时发生切换周期时，计数器将复位并且OCL阈值将返回较高值。这种过电流保护有一些重要的考虑因素。负载电流比过电流阈值高出峰峰值电感器纹波电流的一半。而且，当电流受到限制时，由于所需的负载电流可能高于转换器提供的电流，因此输出电压趋于下降。这可能会导致输出电压下降。当VFB电压降至UVP阈值电压以下时，UVP比较器检测到它。然后，该设备在UVP延迟时间（通常为14μs）后关闭，并在打ic时间（通常为12 ms）之后重新启动。

那么，有人知道这是怎么发生的吗？

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这是参考设计的链接，我以前使用TI WEBENCH Designer提出了降压转换器的组件值和工作点：https ://webench.ti.com/appinfo/webench/scripts/SDP.cgi ? ID
= F18605EF5763ECE7

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我在实验室中进行了一些破坏性测试，可以确认如果我插入反极性的电池，我会得到看起来非常相似的熔融塑料堆，而Buck转换器曾经是。由于我们选择的电池连接器确实提供了较高的偶然反极性插件机会（例如4％几率->眨眼眨眼），因此这似乎是造成我们观察到的大多数故障的原因。

我怀疑芯片上过电压，如@oldfart在评论中建议的那样，第二种可能的电感饱和。

您的电源旁路是一个电解电容，它距离芯片稍远，并且是一个小的电解电容，因此它的ESR相对较高（不幸的是，ESR会随着电容器的老化而增加）。

输入纹波电流与布线的杂散电感一起会导致芯片输入上的过电压。我建议使用长导线的电源进行测试，并在电源范围的极限下进行测试。将示波器放在电源轨上，查看尖峰有多大。如果有空间的话，并联一个电解（例如1000 µF / 25 V 105°C）的22 µF陶瓷电容器会更好。在最大工作电压下，检查“ 22 µF”陶瓷是否超过10 µF。它应尽可能接近芯片。而且，当然，最好尽可能地遵循数据表中建议的布局实践。

电感饱和是一个不同的问题-它倾向于在输入电流最大的最小电源电压下发生。您可以通过绕过欠压锁定并将输入减小到远低于正常预期的最小值来进行测试。症状是芯片中的功耗过大。

问题：便宜的高ESR电容器而忽略了设计应用笔记。

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忽略不适用的汽车应用，请注意对低ESR电容器的要求。

对于该设计，使用了两个TDK C3216X5R0J226M 22μF输出电容器。每个典型的ESR为2mΩ。计算出的RMS电流为0.286 A，每个输出电容器的额定电流为4A。

请注意，当低ESR电解电容器<1μs且通用电解电容器>> 100μs时，22μF* 2mΩ=τ= 0.044μs是优异的陶瓷性能。由于f >> 50 kHz，这对于调节至关重要，并建议并联三个建议的器件加以改进。

即使采用超低ESR类型，也无法在铝电解电容器中实现如此低的ESR * C =τ。这就是在此设计中使用陶瓷的原因。

如果ESR太高并且施加了电抗性阶跃负载，则不稳定，更高的纹波电压和过冲的可能性就更大。

如果您没有汽车设计或测试规范，也没有带有压力测试的DVT测试计划，则说明该设计尚未正确完成。

数据手册建议C4为低ESR 陶瓷电容器（20 µF至68 µF）。您似乎有一个22 µF的电解电容。所有数据手册示例均显示两个10 µF并联。实际值可能取决于频率。我不知道这是否可能是一个问题。但...

我的MC34063发生故障，因为输入电容器的ESR太低或过高。故障通常是在断电时发生的，但这与此处无关。

通过实验室中的破坏性测试，似乎很可能是造成降压转换器内部熔化的原因之一是对降压转换器施加了反极性。

感谢所有您的见解，我一定会使用它们来改进此设计的下一个迭代。

如果您打算重新访问该设计，那么选择一个具有更严格控制的“启用”阈值的器件，将可以用一个简单的EN引脚上的分压器代替整个低压截止电路。这种节省成本将为新设备付费，并可能为某些保护组件提供一些预算。TPS562200的电流限制可能高达5.3A。届时电感器可能已高度饱和。

我建议当负载上的一小部分烧起来时，它会变热。电路板布局在使用铜作为零件的电路板级散热器方面也没有显示太多。

您可能需要配备散热器，使用带有集成散热垫的包装和/或在功能更强大的包装中找到其他零件。