Проблема с LM358

Александр_Rider

Добрый вечер специалистам!... Помогите разобраться с проблемой.
Есть схема защиты источника питания, построенная на LM358 в режиме компаратора. Схема постоянно контролирует выходной ток источника питания, и при превышении выходного тока в течении 2-3 секунд выдаёт сигнал на отключение источника. Сброс защиты - кратковременное отключение питания. Сам источник питания - импульсный сетевой адаптер Mean Well, и ШИМ-регулятор напряжения... Фильтрующие ёмкости по питанию везде и всюду, до и после ШИМа, конденсаторы электролиты Low ESR, и керамика, ВЧ шумов практически нет.
Схема работает отлично, собрано уже несколько десятков одинаковых экземпляров.
Проблема вот в чём - микросхема LM358 может внезапно выйти из строя через несколько месяцев эксплуатации, без каких-либо видимых причин. Таких инцидентов уже было два... первая через 2 месяца нормальной работы внезапно выгорела в уголь, а вторая через четыре месяца просто выдала на выход (Out) постоянный ток, не сгорела, но и в исходное состояние не вернулась (похоже на пробой). У второй микросхемы за все 4 месяца было только 2-3 срабатывания сразу после изготовления схемы (на испытаниях), и после - ни одного срабатывания за все 4 месяца эксплуатации, только ждущий режим.
Первая, сгоревшая в уголь, была фирмы UTC, кроме этого экземпляра больше я эту фирму не использовал, вторая ST, кроме заглючившей работают почти два десятка этой же фирмы, сейчас использую Texas Instruments.
Остальные пока что работают нормально.
Что посоветуете?

Реклама

manowar

использовать компараторы.
по схеме- кроме, как по питанию, выйти из строя они не могли, там на входе точно 15в?

Реклама

Александр_Rider

Да, на входе именно 15В, источники питания вопросов не вызывают... Да и 15В намного меньше предельного для LM358 по даташиту... По питанию никаких проблем, в том числе и с ВЧ наводками... Есть мысль использовать компаратор LM393, но надо переделывать печатку. С этим не проблема, но хотелось бы разобраться, простите, КАКОГО ХРЕНА две LM358 вышли из строя, в чём причина?... Бракованные микрухи? так почему тогда не сразу гавкнулись, а спустя несколько месяцев работы?...
Перегрева не было, если что. Ни в процессе эксплуатации, ни в процессе пайки (микросхема не паяна, вставлена в панельку DIP-8)
Да, ещё такой момент - узел "защёлки" с диодом VD3. Диод напрямую с выхода подаёт напряжение на прямой вход второго опера, и дозаряжает конденсатор интегратора, подключенный ко входу этого же второго опера. Не может ли второй опер "завестись" при настолько прямом подключении выхода к прямому входу?... Может нужен резистор последовательно диоду VD3, или конденсатор на несколько десятков (сотен) пикофарад с выхода на инверсный вход этого опера?... я теряюсь в догадках...

korob

Александр_Rider писал(а):Да, ещё такой момент - узел "защёлки" с диодом VD3. Диод напрямую с выхода подаёт напряжение на прямой вход второго опера, и дозаряжает конденсатор интегратора, подключенный ко входу этого же второго опера. Не может ли второй опер "завестись" при настолько прямом подключении выхода к прямому входу?... Может нужен резистор последовательно диоду VD3, или конденсатор на несколько десятков (сотен) пикофарад с выхода на инверсный вход этого опера?... я теряюсь в догадках...

Резистор нужен, но по другой причине. Выход второго опера почти напрямую, через диод нагружен на ёмкость 47мкФ., и в момент переключения на его выходе возникает практически КЗ.

Включение последовательно с диодом VD3 резистора около 300 Ом. решит эту проблему.

Реклама

Александр_Rider

Этот вариант я рассматривал, но не по причине КЗ, а по причине возможного самовозбуждения... По даташиту LM358 может держать КЗ на выходе неограниченное время, при любом напряжении питания из допустимого диапазона, и не превышении температуры кристалла... Возможно там есть встроенный резистор. НО!... вторая микруха вышла из строя после 4 месяцев работы в ждущем режиме, ни одного срабатывания!... Вот в этом вопрос!!!... может действительно завелась?... хотя с другой стороны - конденсатор 47 мкФ напрямую висит на входе, и должен задавить всё, что приходит на вход с переменной составляющей...
Либо ещё один "сценарий" - второй опер заводится, с выхода переменка поступает на диод (питание однополярное, поэтому "переменка" - это по сути импульсы постоянного тока), через диод проходит на конденсатор, заряжает его (разрядный резистор в 100К не поможет, а больше разряжаться ему некуда), конденсатор набирает напряжение до порога срабатывания второго опера (компаратора), и открывает его... Получаем ложное срабатывание, которое должно устраниться отключением питания и повторным включением (стандартный сброс защиты), но при повторном включении опер уже не работал, постоянка 15В на выходе...

Реклама

АлександрЛ

Александр_Rider писал(а): Есть мысль использовать компаратор LM393, но надо переделывать печатку. .

В печатке нужно только добавить пару резисторов от выходов LM393 к плюсу питания, и всё.. Входы/выходы у LM358 и у LM393 совпадают..

Можно попробовать защитить тот вход ОУ, который идёт на резистор 0,05 Ома цепочкой из двух диодов, включённых "в обратку"- от питания на вход, и от входа на "землю"..

И ещё- поставьте резистор, ну, хотя бы 100~500 Ом от того же резистора 0,05 Ом ко входу ОУ.
У меня предположение, что из- за того, что нагрузка включена через ШИМ, то на резисторе непериодически возникают кратковременные (или короткие) "иголки" отрицательной полярности......

При такой "иголке" (даже с уровнем - 1 вольт) микросхема может "улететь" моментально - там база- коллекторный переход, по отношению к "иголке" отрицательной полярности- оказывается в открытом состоянии на "землю". Этого бы не происходило, если бы питание ОУ было бы двухполярным.

зы.. Если моё предположение верно, то замена LM358 на LM393 не поможет..

Реклама

Александр_Rider

Я вас понял, насчёт возможного отрицательного напряжения на шунте мысль была... Рассмотрим применение диодов от входа в обратку на шины питания - рабочее напряжение шунта при токе 4А составляет 0,2В, порог открывания диода шоттки 0,5-0,6В. чтобы отрицательная иголка доросла до такого уровня, на выходе должен быть отрицательный удар в 10-12 ампер, что крайне вряд-ли возможно, хотя нагрузка активно-индуктивная, так что само наличие отрицательных иголок возможно. Но нагрузка шунтирована диодом шоттки (по схеме SB560), и поэтому напряжение обратного удара не может превысить 0,6-0,7В (прямое падение напряжения у этого диода) чтобы при 0,6-0,7В развился ток в 10-12А это нереально, активная составляющая нагрузки - десятки Ом.
По поводу влияния отрицательного напряжения на вход опера - соглашусь, по даташиту предельное отрицательное напряжение на входе - "-Vcc-0,3V", или -0,3V относительно GND при однополярном питании, так что защитный диод по входу с прямым падением напряжения 0,5-0,6В здесь не поможет... Отвязать вход от шунта резистором 100-500 Ом, и зашунтировать вход на землю конденсатором 0,01-0,1 мкФ (получится типа интегратора, короткие иголки сожрёт полностью, временная составляющая по времени срабатывания до 1 секунды роли не сыграет) - тоже мысль... Зашунтировать все прямые и инверсные входы обеих оперов конденсаторами по 0,1 мкФ на землю - а надо ли?
Уже блин была мысль вместо шунта по минусовой шине поставить датчик тока типа ACS712 по плюсовой шине, он гальванически развязан, и дальше схему с компаратором... Но не выяснив причину можно напороться на тот же результат и с датчиком тока...

АлександрЛ

Ну, я писал возможные варианты защиты по ходу возникновения предположений..
(имхо) я бы, наверное, проверил сначала "путь наименьшего сопротивления"- добавить резистор в несколько сотен Ом в цепь от "датчика тока" до входа в ОУ. ...

Правда, пару диодов на этот же вход я бы всё- таки повесил..

зы.. Давно..

Спойлер

В некоем оборудовании был применён "инструментальный усилитель" сделаный на ОУ типа 140УД, или чём- то похожем..
Всё нормально работало полгода до зимы.. А вот зимой началос- касание электрода рукой, статический разряд, и оба входных ОУ- "готовы"..
Потом нашли решение- как раз то самое- с диодами:

При чём, диоды ставили самые разные- и КД521/КД522, и Д311... Помогало 100%.. Правда, это СТАТИКА, там токи небольшие, а вот напряжения приличные..

Александр_Rider

Попробую отвязать от шунта вход первого опера резистором в 1 кОм (вход более высокоомный, 1к не повлияет), и на сам вход повесить конденсатор 0,1 мкФ на землю... Ну и диод на землю, так как напряжение на входе ниже минуса питания самое опасное... Плюс резистор с выхода второго опера последовательно диоду VD3... на всякий случай... Жаль только проверить не смогу, помогло или нет, ибо характер проявления неисправности я уже описал выше...

mickbell

Может быть, по питанию что-то прилетает? Туда бы супрессор...

Александр_Rider

Была мысль, но нет, по питанию как раз всё хорошо, да и чтобы из 15В источника прилетело выше 32В - это не знаю, что должно было произойти, да и сам источник питания после такого вряд-ли окажется работоспособным, а в обеих случаях источники оказывались нормально рабочими...
Я конечно не ищу каких-то "мистических" причин, но перепробовал уже многое, занимаясь предыдущими схемами... Возможно у кого-то уже была сходная с моей ситуация, с редко и нестабильно проявляющейся неисправностью...
Основная проблема в том, что хоть неисправность и редкая, и микросхема дешёвая, и не впаянная, а вставлена в панельку, тоесть ремонт дешёвый и быстрый, однако такая неисправность вызывает в итоге полную неработоспособность всего устройства, до замены микросхемы, а устройства находятся у меня на гарантии, и работают зачастую даже не в моей стране, поэтому гарантийное обслуживание даже такого единичного случая прилично попортило нервы и мне, и пользователю... Вот теперь сижу и думаю, как бы такого больше не повторилось...

АлександрЛ

Александр_Rider писал(а):. Жаль только проверить не смогу, помогло или нет, ибо характер проявления неисправности я уже описал выше...

Ну, почему?
Ставите LM358 той фирмы, у которой самый большой процент "улёта", и делаете доработку на нескольких (не на всех) платах.. И потом ждёте, где "улетит"..

HariusHek

Чего так из 358-го пытаются компаратор сделать, когда равный по ценам 393-й уже готовый компаратор?