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日記

tlabの日記: 電解コン爆発 9

日記 by tlab

配線間違いを直してアンプ用の電源回路が完成した。GNDと+24Vから-12,仮想GND,+12V、GNDと+5V、GNDから5V。

異常な発熱も無く大丈夫かなと思い、第一ステップであるMPU->MUSES72320のI/Fをデバッグすることにした。TLP627の立ち上がり立ち下がり速度はSTM32F401のSPIの速度に対応出来ないようなので速度調整が必要なのは分かっていた。

デバッグを始めて直ぐに仮想GNDと+24の電解コンが爆発した。繊維質な内臓が基板と机回りを汚したので基板の洗浄して一日乾かした。

電解コンが不良だったのかなと思い、交換したらきちんと動作する。それでデバッグに入ったら、また爆発した。

これは電解コンの不良ではないので原因追求した。オシロのグランド側が影響しているのかと思いきや、ST-LINKとの複合で発生することがわかった。
オシロを仮想GNDとI/Fの信号線に接続して、ST-Linkを接続すると仮想GNDと+12V間が24V近くまでになる。16V耐圧を使用してるので爆発もするわなと。

電源からの出力はグランドから浮いているのでオシロだけではこのようにならない。電源とST-Linkでもならない。オシロとST-Linkを接続すると、ST-LinkのGNDがオシロの仮想GNDに接続したGNDが同レベルとなり、-12Vと仮想GNDがショート状態になり仮想GNDと+12が24Vとなったため16V耐圧の電解コンが爆発したようす。

その道の人には常識なんだろうな。

MUSES72320とのI/Fデバッグが終ったら、ST-LINKとオシロ接続はほぼ無いはずだが、対策しておかないとまずい気がする。50V耐圧に変更するというやっつけ対策もあるが、どうしたもんかな。

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  • by jizou (5538) on 2020年10月13日 1時08分 (#3905428) 日記

    16V耐圧に24Vでも爆発するんですね。
    繊維質な... で、昔、実験で爆発させた人がいたのを思い出しました。
    あの独特なにおいも。

    仮想GNDのICは20mA程度しかドライブできないようなので、
    そのあたりも影響してないでしょうか。
    回路がわからないので、勝手な想像ですけれど。

    • by tlab (6467) on 2020年10月13日 21時09分 (#3905971) 日記

      電源のは手元にあった中華製のなので耐圧その物が嘘かもしれません。

      仮想GNDにはTLE2426を使用してますが、出力が+か-にショートしても大丈夫な設計のようです。
      ショートの時間制限がありません。
      このようなケースを想定した仕様なのかもしれませんね。

      なので、対策として同時に接続しないことにして、忘れた場合に備えて+12-仮想GNDコンデンサを50V耐圧にするのもアリかもしれません。

      TLE2426の出力をパワフルにできない理由なのかもしれませんね。LT1010のバッファ仕様にしてたら危かったところです。

      親コメント
  • よく分からないけど、オシロの電源がAC100Vで、プラグが3Pで、コンセントも3Pで、GND浮かせずにそのまま3Pとも挿したりしてます?
    プローブのGNDと3P電源プラグのGNDは直結してたりしますよ。

    PCは…どうだったかな

    • 多分ですが ,
      回路は +24V ----- 仮想GND(+12V) ---- GND(+0V) となっていて
      オシロを使うときに,間違って仮想GNDとGNDの2点をオシロのGNDで接続してしまい,つまり+12Vと+0Vを短絡させてしまって,
      +24V ----- 仮想GND(+0V) ---- GND(+0) となって,
      +24V - 仮想GND間のコンデンサが爆発した,ってことでしょう

      設計段階で,仮想GNDは0V ではなくて +12Vと意識していれば,+12Vと+0VをオシロのGNDでショートさせることはないと思いますが
      仮想GNDは0Vで -12Vを作り出していると考えだすと,うっかり +12Vと+0Vを繋いでしまうことが起こり得ます.

      原理的に,レールスプリッタなので仮想グランドは +24V から +0V の間で変動しえます.
      具体例を挙げると,+24V側の電解コンデンサがショートモードで故障したら,仮想GNDは+24Vになります.
      +24V側も, +0V側も,どちらも耐圧は24V以上で回路を設計すべきだと思います.

      # 個人的には,オーディオ用途なら,レールスプリッターじゃなくて,トランスで正負電源を用意した方が良いと思います
      # レールスプリッターは所詮仮想グランドでしかなくて,仮想GNDの電位はふらふらします.これはデカップリングコンデンサでも解決できません.
      # 仮想GNDがフラフラするので,結果,音もふらふらします
      # 正負電源なら,GNDは常に0Vで,-12Vとか+12Vのフラフラは,デカップリングコンデンサで吸収できます.

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      • by tlab (6467) on 2020年10月14日 20時21分 (#3906608) 日記

        御推察の通りです。
        24Vに耐えるコンデンサに交換することにします。ありがとうございます。

        # 現状レールスプリッターのアンプで満足してまして。
        # 馬鹿耳なのでふらふらするのは感じてないですね。

        親コメント
  • 測定対象と仮想GNDにプローブあてて、差分を観測するんじゃなかったかな
    実際にやってみたことないけど。
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クラックを法規制強化で止められると思ってる奴は頭がおかしい -- あるアレゲ人

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