¿Por qué mi circuito de monitor HV (a veces) fríe los componentes?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Tengo un circuito de monitor de alto voltaje que enciende un LED cuando hay HV presente, como se muestra arriba. Un par de estas placas han funcionado bien durante meses, mientras que otras expulsan un olor a silicio quemado y consumen más de 500 mA antes de que el modo de corriente constante se active en mi fuente de alimentación. Todas las placas de una revisión anterior funcionaron bien con un amplificador operacional LM1717 en lugar del LM339, pero pasé a un comparador para la operación de riel a riel.

Probar esta placa es bastante difícil y, debido a las restricciones de seguridad, no puedo usar la prueba del dedo para determinar qué componente se calienta, pero sé que el Zener regula bien los 10 V en estado estable.

Mis pensamientos son:

  1. ¿Los diodos Zener, en general, tienen un tiempo de encendido lento? No puedo encontrar ninguna literatura sobre esto, en hojas de datos o de otra manera. Si es así, podría ver que se desarrolla un voltaje lo suficientemente alto en el pin de entrada del comparador para freírlo (~ 50V).
  2. Si es así, un pequeño capacitor en el pin de entrada al comparador podría limitar el aumento de voltaje hasta que el Zener pueda comenzar a regular. ¿Es esto válido? Dado que esto es solo para el ojo humano, unos pocos milisegundos de retraso en el encendido/apagado no importarán demasiado.
  3. ¿También ayudaría una resistencia en línea con el pin de entrada? Di 1k?
  4. ¿Hay algún otro fenómeno en el que no estoy pensando?
Obviamente, el diseño será fundamental aquí: ¿puede publicar imágenes del diseño o de la PCB? Podría ser simplemente un arco o una fuga.
¿Está utilizando físicamente una sola resistencia de 10M Ohm?
¿Qué resistencia exacta estás usando como R5? ¿Para qué voltaje está clasificado? 5kV @ 10MΩ = 2.5W, entonces, ¿para qué potencia está clasificado? Si esa resistencia se rompe o se forma un arco o algo así, expondrá el resto de su circuito a 5kV, lo que es poco probable que termine bien. Además, ¿para qué voltajes está clasificado el zener?
@ pjc50 Veré qué puedo publicar, pero puede ser inadmisible o retrasarse mucho. Sin embargo, he estado teniendo en cuenta el arco.
@Joren Vaes y marcelm, estoy usando un divisor de voltaje SLIM-MOX104RD clasificado para 10kV ( ohmite.com/cat/res_slimmox.pdf )
¿Por qué está alimentando 50 V en un circuito y esperando que un zener de 10 V simplemente elimine el exceso? ¿Hay alguna consideración de diseño que no nos haya dicho que requiera un voltaje de entrada tan alto en el circuito de 12 V, o podría usar una resistencia de 5 Mohm en la posición R5 para reducir el voltaje de entrada anticipado a algo dentro de las tolerancias para el LM339?
@ RobhercKV5ROB es una combinación de existencias de piezas limitadas y herencia heredada. Colocar una pequeña tapa en el Zener sería mucho más práctico que tratar de colocar una resistencia HV en paralelo con R6, por ejemplo, y tal resistencia probablemente no sea factible de adquirir. Pero lo investigaré. Ciertamente habría hecho algunos cambios si me hubieran puesto a cargo de diseñarlo, pero las PCB ensambladas están aquí, así que tengo que aprovecharlas al máximo.
Hmm ... me parece que no debería ser demasiado difícil agregar una resistencia HV de 2-4 Mohm en serie con la entrada. parece que se podría conectar una resistencia de montaje en chasis "en línea" en la línea HV incluso antes de que llegue a la entrada en la placa, por lo que no se necesitan modificaciones en la PCB. -- Estoy pensando que el voltaje disponible de 50V para el zener de 10V simplemente está buscando un problema; cualquier problema de zener y POP va al comparador; pero si el divisor de voltaje solo enviara 10-15 V para que el zener lo regule ... podría ser una historia diferente (y también reduciría la disipación de energía del divisor de voltaje).
@ RobhercKV5ROB es cierto, y lo que olvidé es que, dado que la 'salida' del divisor solo será de ~ 25 V, podría usar una resistencia vieja normal (100k en paralelo con R6) allí. Y también te escuché sobre el Zener, me hizo estremecer cuando vi el esquema por primera vez.
Aquí hay uno que acabo de encontrar que podría funcionar para usted, pero me pregunto por qué necesita agregar una resistencia en paralelo a R6 ... resistencia en serie antes de que R5 pueda hacer "todo el trabajo" y no requiere modificar su núcleo circuito en absoluto.
Los problemas con el cableado a la PCB en cuestión son la razón por la que sería preferible simplemente agregar una resistencia en paralelo con R6. En otras circunstancias, pondría la resistencia en línea con R5, porque estoy de acuerdo en que eso sería ideal.

Respuestas (1)

Descubrí que el problema no estaba relacionado con el circuito, sino con el cableado. Una línea pulsada de alto voltaje y alta corriente se colocó justo debajo de la placa de circuito impreso en algunas unidades, lo que expuso al pobre LM339 a campos E y B extremadamente altos. Las unidades donde se empleó el cableado adecuado no tuvieron tales problemas, por lo que estoy convencido de que ahí radica el problema.

Sin embargo, las unidades futuras emplearán un divisor de voltaje de relación más baja en los pines del comparador para evitar que aparezcan voltajes altos (> 36 V, que son los pines).

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