Форум РадиоКот

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?

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

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...

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.

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...

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..

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...

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..

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...

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

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...

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"..

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