Warum musste dieser arme LM358 sterben?

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Autor
Warum musste dieser arme LM358 sterben?

Problem gelöst    







BID = 179647

hannoban

Schreibmaschine



Beiträge: 1722
Wohnort: Hinter Düsseldorf die 4. Mülltonne links
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Hallo,

Also ich hab vor ein paar Wochen diese Sachaltung aufgebaut, deren Sinn es sein sollte, einer alten NiCd-Zelle wieder zu etwas mehr Kapazität zu verhelfen.
Dieser hatte laut meinem Conrad Charge Manager 2000 nurnoch knapp die Hälfte seiner ursprünglichen 700 mAh Kapazität. Sein Innenwiderstand stieg zum Entladeende so stark an, daß es kaum möglich war ihn tiefer zu entladen.

Diese Schaltung sollte ihn also immer bis auf 650 mV entladen, dann abschalten, und erst wieder einschalten wenn seine Spannung wieder auf ca. 0,9 - 1 V gestiegen war. Diese Schaltung hat gute 2 Wochen ihren Dienst ganz prima verrichet, und der Akku dadurch auch wieder ca. 160 mAh mehr Kapazität zurückgewonnen. Klingt komisch, ist aber so.

Nun kam ich aber eines langen Arbeitstages nach Hause, und fand folgende Situation vor:

Die LED leuchtete dauerhaft, aber nur sehr dunkel. Das Relais klickte nichtmehr, die Glühbirne war durchgebrannt, der LM358 war heiß, und das Netzteil gut warm. Der Akku hatte nurnoch wenige mV Spannung, die sich aber inzwischen längst wieder auf 1,12 V aufgebaut hat.
An den Akkukontakten herrschte also Kurzschluß, ebenso an den Spannungsversorgungspinns des OPV´s.

Die ganze Schaltung hatte ich, ohne unnötige Durchrechnerei und nachdenken (also mal eben so zwischendurch), auf einem Steckbrett aufgebaut. Als sie offensichtlich funktionierte, hab ich mir auch keine Gedanken mehr darum gemacht.
Nun ist eigentlich klar, daß die Glühlampe hier ehr ungeeignet ist. Dieses ständige aus/ein mögen die ja nicht besonders.

Aber ich finde den Grund des plötzlichen Versagens einfach nicht. Ist die Glühlampe zuerst durchgebrannt, und hat dadruch irgendwie der OPV den Geist aufgegeben? Oder erst der OPV, und die Glühlampe ist dann durch Überspannung durchgegangen; Und wenn ja, warum?

Villeicht findet einer ja den Fehler und kann mir sagen was schiefgelaufen ist. Ich find einfach keinen Grund dafür.

MfG hanno...



BID = 179662

Lötfix

Schreibmaschine



Beiträge: 2328
Wohnort: Wien

 

  

Hallo!

Freilaufdiode am Relais fehlt -> Spannungsspitze -> OPV

mfg lötfix

_________________
Haftungsausschluß:
Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung. Rechtsansprüche dürfen daraus nicht abgeleitet werden. Sicherheitsvorschriften beachten!

BID = 179665

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241


Zitat :
Lötfix hat am 28 Mär 2005 15:38 geschrieben :

Hallo!

Freilaufdiode am Relais fehlt -> Spannungsspitze -> OPV



Daran liegt es nicht, denn
a) die meisten Reed Relais haben intern eine Diode
b) wenn doch nicht, eine kleine Induktivität, da kein Eisenkern
c) der Opamp hat am Ausgang nicht nur einen Transistor, sondern eine richtige Endstufe die das Relais kurzschließt, wenn er schaltet -> keine Spannungsspitze.

Ich würde daher eher auf einen Stromausfall tippe: Im Opamp werden irgendwelche Dioden oder Transistoren leitend, da der Eingang positiver ist als die Betriebsspannung.
Dadurch hat sich vermutlich ein Kurzschluss zwischen Vcc und Eingang gebildet, der Akku wurde also direkt mit 12V verbunden -> Lampe kaputt und nach kurzer Zeit Opamp kaputt.

BID = 179666

alpha-ranger

Schreibmaschine



Beiträge: 1517
Wohnort: Harz / Heide

Hallo,
die Relaisspule versucht den Strom aufrecht zu halten, und erzeugt so beim ausschalten eine hohe Spannung am OP-Ausgang.

Die LED kann da auch nicht helfen, sie sperrt.

Zwischen OP Eingang und Akku kann ein Widerstand von 100 Ohm nicht schaden. Sonst fließt bei Versagen des OP ein unkontrolliert hoher Strom.

_________________
Wie der alte Meister schon wußte: Der Fehler liegt meist zwischen Plus und Minus. :-)
Und wenn ich mir nicht mehr helfen kann, schließ ich Plus an Minus an.

BID = 179725

hannoban

Schreibmaschine



Beiträge: 1722
Wohnort: Hinter Düsseldorf die 4. Mülltonne links
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Also erstmal danke für die Hilfe!

Ich hätte ja nicht gedacht, daß soein mickriges Reed-Relais auch schon eine Freilaufdiode braucht. Aber ich hab im Datenblatt nachgesehen. Diesen Typ gibt´s optional mit und ohne Freilaufdiode. Wenn in meinem aber eine drinn wär, dann hätte das Teil (so wie ich das verstanden hab) einen Pin mehr, und die Spule kann auf jeden Fall in beide Richtungen betrieben werden. Also kann ja eigentlich keine drin sein.

Wenn ich das also alles richtig verstanden hab, dürfte es so also keine Probleme mehr geben, oder?

Nachtag @Benedikt:
Einen Stromausfall kann ich eigentlich ausschließen. Denn sonst hätte ich meinen Wecker neu stellen müssen. Und währe es nur ein ganz kurzer gewesen, hätte der Kondensator im Netzteil das bestimmt überbrückt.

Jetzt muß ich mir sowiso erstmal eine neue Ladung LM358 besorgen, denn ich hab leider keine mehr da. Aber mal sehen, villeicht finde ich auch einen anderen.

MfG hanno...




[ Diese Nachricht wurde geändert von: hannoban am 28 Mär 2005 18:03 ]

BID = 179878

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241


Zitat :
hannoban hat am 28 Mär 2005 17:51 geschrieben :


Ich hätte ja nicht gedacht, daß soein mickriges Reed-Relais auch schon eine Freilaufdiode braucht. Aber ich hab im Datenblatt nachgesehen. Diesen Typ gibt´s optional mit und ohne Freilaufdiode.


Ich kann mir wirklich nicht vorstellen, wie die Überspannung zustande kommen könnte:
Der LM358 hat einen Feedback der Ausgangsstufe. Wenn man eine positive Ausgangsspannung auf den Ausgang gibt, regelt das IC diese aus. Daher kann keine zu hohe Spannung entstehen.


Zitat :

Einen Stromausfall kann ich eigentlich ausschließen. Denn sonst hätte ich meinen Wecker neu stellen müssen. Und währe es nur ein ganz kurzer gewesen, hätte der Kondensator im Netzteil das bestimmt überbrückt.


Vielleicht hat ja irgendjemand kurz das Netzteil rausgezogen ?
Ein Spannungsausfall würde zumindest alle Fehler erklären...

BID = 179928

hannoban

Schreibmaschine



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Also ok! Auch wenn ganz bestimmt niemend den Stecker gezogen und wieder eingesteckt hat (WENN Einbrecher sowas machen, dann aber ganz bestimmt nicht NUR das) klingt deine Erklärung ja schon sehr plausibel. Da könnte ich z.B. davon ausgehen, daß villeicht irgendwo doch Kontaktprobleme aufgetreten sind. Denn wie gesagt war das alles sehr provesorisch und wenig sorgfältig aufgebaut.

Ich werd erstmal sehen, daß ich morgen mal ein paar neue OP´s besorge, und mir dann Gedanken darüber machen was man gegen dieses Stromausfall-Problem tun könnte.
Mal sehen, villeicht einfach ein weiteres Reed-Relais, daß bei ausbleibender Versorgungsspannung den Akku vom OP trennt. Günstigerweise hab ich von den Relais noch welche.

Dann mach ich noch einen provesorischen Aufbau für ´nen Langzeittest, und wenn dann nix mehr schief geht mach ich irgendwann mal alles vernünftig auf Platine.

Soweit erstmal danke, und mfG hanno...

BID = 179941

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

Die einfachste Lösung ist sicherlich einfach ein Widerstand zwischen LM358 und Akku

BID = 180075

hannoban

Schreibmaschine



Beiträge: 1722
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Naja, den hab ich ja auch im zweiten Schaltplan schon ergänzt. Aber meinst du 100 Ohm währen noch zu wenig? Wie weit könnte ich denn da noch nach oben gehen, ohne daß nennenswerte Spannung zwischen Akku und Eingang flöten geht?

Eigentlich dachte ich ja, daß in den Eingängen schon ganz enorm hohe Widerstände drinn sind, und hatte den einen auch deshalb zuerst ausgelassen. Wie kommt das eigentlich, daß da bei Spannungslosem OP überhaupt ein nennenswerter Strom in den Eingang fliessen kann, wenn doch immer gesagt wird daß die Eingänge so enorm hochohmig sind?

MfG hanno...

[ Diese Nachricht wurde geändert von: hannoban am 29 Mär 2005 16:49 ]

BID = 180098

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241


Zitat :
hannoban hat am 29 Mär 2005 16:45 geschrieben :

Naja, den hab ich ja auch im zweiten Schaltplan schon ergänzt. Aber meinst du 100 Ohm währen noch zu wenig? Wie weit könnte ich denn da noch nach oben gehen, ohne daß nennenswerte Spannung zwischen Akku und Eingang flöten geht?


So einige k bis 100k sind kein Problem.


Zitat :

Eigentlich dachte ich ja, daß in den Eingängen schon ganz enorm hohe Widerstände drinn sind, und hatte den einen auch deshalb zuerst ausgelassen. Wie kommt das eigentlich, daß da bei Spannungslosem OP überhaupt ein nennenswerter Strom in den Eingang fliessen kann, wenn doch immer gesagt wird daß die Eingänge so enorm hochohmig sind?

Naja, ein CMOS IC hat auch einen Eingangswiderstand von 10^12Ohm (wenn ich das noch richtig im Kopf habe).
Aber nur solange die Spannung nicht größer als Vcc+0,5 ist.

Andererseits ist das aber eine gute Frage, denn der LM358 ist kein CMOS IC und hat daher auch keine Schutzdioden.
Ich habe nochmals ins Datenblatt geschaut, der Eingangsbereich liegt bei Vss-0,3V bis Vcc-1,5V. Spannungen bis Vss+32V machen dem IC aber nichts.
Also dürfte des das IC nicht stören, wenn die Spannung ausfällt.

Vielleicht hattest du einfach nur Pech, und hast ein kaputtes IC erwischt.
Ich hatte auch schonmal ein FlipFlop mit einem 4011 aufgebaut. An sich nichts besonderes, und die Schaltung lief wie gewünscht. Die Schaltung war einige Wochen in Betrieb, als auf einmal ein Pfeifen aus meinen PC Lautsprechern kam, das nach wenigen Sekunden aufhörte. Etwas später bemerkte ich einen merkwürdigen Geruch, der von dem kochenden 4011 kam.
Anscheinend hat das IC aus irgendeinem Grund plötzlich angefangen auf einigen 10 MHz zu schwingen und ist durchgebrannt.

BID = 180207

hannoban

Schreibmaschine



Beiträge: 1722
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Also, hab jetzt einfach mal wild rumgerechnet, ohne wirklich zu wissen ob´s richtig ist.

Im Datenblatt steht was von Input Offset Current max. 150 nA. Einfach davon ausgegangen daß das der maximale Eingangsstrom ist, könnte ich bei einem maximal tolerierten Spannungsabfall von 50 mV noch einen 330 kOhm nehmen. Halte ich aber doch für übertrieben, und wenn ich 100 kOhm nehme, dann fallen wohl max. 15 mV ab. Bei maximaler Zellenspannung 1,45 Volt würden im Fehlerfall maximal 14,5 µA in den Eingang fließen. Damit möchte ich es jetzt mal versuchen, hab auch schon die OP´s besorgt und fange sofort an. Ich meld´ mich dann nochmal wenn´s fertig ist.

MfG hanno...

BID = 180250

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Deine Berechnung ist wohl nicht ganz richtig.
Der Input-Offset-Strom sagt etwas über die "Schiefheit" des Eingangs, z.B. durch ungleiche Stromverstärkung der Transistoren, aus.

Damit kannst du nur rechnen, wenn beide Eingänge exakt den gleichen Widerstand sehen.
Wenn das nicht der Fall ist, solltest du besser mit dem Input-Bias-Strom rechnen, und die aus den unterschiedlichen Widerständen resultierende Eingangsspannung berechnen.

Auch sehe ich nicht, wo du diese schlechten Werte herhast. Bei mir ist Iin mit typ. 45 max. 150nA angegeben der Offsetstrom mit typ. 5, max. 30nA.


Generell aber sollte man den Eingangswiderstand der Schaltung so gering wie praktikabel machen, dann braucht man sich evtl. um die Eingangsströme nicht mehr zu sorgen, sondern hat es nur noch mit der Input-Offset-Spannung von wenigen mV zu tun.

Was die Überlastfestigkeit angeht: Es sind 250 V gemäß HBM (100pF über 1.5kOhm) spezifiziert.

Statisch dürfen die Eingänge nicht negativ werden, aber es sind +32V unabhängig von der Höhe der Versorgungsspannung erlaubt.

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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 180305

hannoban

Schreibmaschine



Beiträge: 1722
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@perl
Danke für die Berichtigung. Komischerweise bietet mein Datenblatt 3 verschiedene Tabellen mit auch verschiedenen Werten an. Über jeder steht u.A. der LM358. Ich hatte voll keine Ahnung welche da jetzt zutrifft , und hab mir einfach die mit dem höchsten Wert rausgesucht.

Also, die Schaltung ist jetzt wieder fertig aufgebaut. Ich hab noch den R3 auf ganze 10 kOhm angehoben, da ich nicht einsehen konnte, warum gleich 20 mA für die Referenzspannung draufgehen sollten nur um noch ein paar mV rauszuschlagen. Das hatte leider zur Folge, daß ich R4 auf 2,2 kOhm senken musste, damit die Hyterese wieder stimmt. Naja, und R6 ist halt jetzt auf 100 kOhm.

Im Prinzip funktioniert das jetzt, aber da ist nur eine Sache die mich stutzig macht:

Wenn jetzt kein Akku in dem Halter steckt bevor ich die Versorgungsspannung einschalte, fängt alles wie wild an zu schwingen. Das arme Reed-Relais hat für seine Größe ganz schön Alarm geschlagen. Vorher war das irgendwie nicht so, da bin ich mir eigentlich sicher.

Hat noch jemand ´ne Ahnung was man da machen könnte? Villeicht ´nen hochohmigen Widerstand parallel zu den Akku-Kontakten?

MfG hanno...

BID = 180339

crazydomi

Gesprächig



Beiträge: 179
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Moin,

ich nehme mal an, du willst den Akku einfach nur wirklich komplett leernuckeln, oder? Dann kannst du dir die ganze schaltung sparen, und einfach ne 08/15 Diode mit einem Widerstand 10-20 Ohm am Akku anbringen. entläd zuverlässig auf 0,5-0,7V.

Gruß, Domi

BID = 180347

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Wenn jetzt kein Akku in dem Halter steckt bevor ich die Versorgungsspannung einschalte, fängt alles wie wild an zu schwingen.

Das liegt daran, daß wegen der pnp-Eingangstransistoren aus dem Eingang des LM358 der Strom (100nA) herauskommt.
Wenn der Reedkontakt offen ist, ist der invertierende Eingang dann positiver als die Referenz ===> Reedrelais zieht an.
Dann bricht die Spannung augenblicklich zusammen, da ja nur max. 150nA fließen ===> Reedrelais fällt ab, usw.

Mit einem Widerstand von weniger als 0,6 / 1,5*10-7 = 4MOhm parallel zum Akku kannst du das Theater also wirklich vermeiden.

Ich hätte anstelle des Reedrelais übrigens lieber einen BUZ10 o.ä. genommen. Der macht keine OpAmps kaputt und schafft, wenn nötig, auch mal ein paar Ampere ....

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