Ruta de retorno de alta corriente

Es realmente difícil decir qué mató a tu CPU. Pero aquí hay algunas cosas que ciertamente están mal o que hay que analizar.

1. Supongo que está utilizando un MOSFET de N canales. Sus esquemas no son claros al respecto.

2. No muestra cómo está alimentando el opamp. Si estuviera haciendo esto, activaría el opamp desde + 5v y -5v. Como alternativa, debe asegurarse de que las entradas y salidas opamp no estén demasiado cerca de los rieles de alimentación. La forma en que se dibuja actualmente es posible que el opamp no pueda activar o desactivar completamente el MOSFET.

3. Si simulaste este circuito utilizando modelos reales para el MOSFET y Opamp, es posible que encuentres que es inestable. (O verifique esto con un o-scope.) Un límite entre la salida opamp y la entrada negativa del opamp podría mejorar las cosas. Tomará un poco de prueba y error para encontrar el valor de límite correcto, pero espere que esté en el rango de 50 a 500 pF. Cuando digo "inestable", me refiero a que la salida del opamp o la corriente del LED oscilará o sonará cuando no debería hacerlo.

4. Considere la capacitancia parásita entre los pines en el MOSFET. En particular entre el desagüe y la puerta. A medida que el MOSFET se enciende, esa tapa tenderá a forzar la caída del voltaje de la compuerta. Si el Opamp no estuviera allí, la puerta iría a -20v. Con el opamp no será tan malo. Puede que ni siquiera sea un problema. Pero si el MOSFET es muy grande, entonces la capacitancia parásita será grande y podría abrumar la capacidad del opamps para conducir la puerta. No necesita un MOSFET grande para este circuito.

5. Considere el área de bucle de su circuito. Su bucle actual es desde la tapa, a través del LED / MOSFET / Resistor y de vuelta al diodo. Las pulgadas cuadradas (cm) de este bucle de cable tienen una influencia directa en la cantidad de EMI que se emitirá. Reduzca el área del bucle para reducir la cantidad de EMI. Podría ser posible emitir suficiente EMI para dañar otros circuitos.

6. Considere colocar una pequeña tapa en paralelo con R2. Esto ralentizará el tiempo de encendido / apagado del LED y, por lo tanto, reducirá algunos de los efectos negativos de tener ese pico de corriente de 5 amperios. Por supuesto, no lo disminuya lo suficiente como para que su circuito no sea útil, pero reducirlo incluso un poco puede ayudar mucho a las cosas.

7. Coloque una resistencia limitadora de corriente en serie con su LED. Tamaño de esta resistencia de modo que si el MOSFET está completamente encendido, el LED se encuentre alrededor del 110% de la potencia máxima. Esto ayudará a que el circuito sea más estable y evitará que explote accidentalmente sus LED. Podría ser posible combinar esta resistencia con la resistencia de detección de corriente (la misma resistencia realiza ambas funciones), pero depende del rango de voltaje de entrada de su opamp.

8. Mantenga los cables de la ruta de alta corriente (Cap-LED-MOSFET-Resistor-Cap) cortos y gruesos. Especialmente corto. Estos cables actuarán como un inductor, y el retroceso inductivo de 5 amperios por 100 uS podría ser enorme. Además, debe colocar un diodo schottkey de alta corriente entre la fuente y el drenaje del MOSFET. Ya hay un diodo en el MOSFET, pero no es tan bueno. Poner uno en paralelo con eso mejorará mucho la protección contra el retroceso inductivo.

9. Analice con cuidado las rutas de corriente de su circuito y cámbielo para mantener los picos de alta corriente y voltaje de las partes sensibles. Es muy probable que todos mis otros puntos no identifiquen qué está causando el daño. Pero es igual de probable que lo que sea que esté dañando esté sucediendo en cada pulso, pero solo dañe ocasionalmente. Salga del o-scope y vaya metódicamente a través de las cosas.

¿Se generan 4V y 3.3V de forma independiente? Si no, puede que te esté perdiendo una ruta de poder.

Yo sugeriría usar una resistencia y tal vez incluso un inductor en lugar del PTC, para asegurarse de que el 20V no sufra picos de corriente, ya que el límite lo proporciona la potencia. Esto eliminará una ruta de alimentación que puede ser la causa de sus problemas.

No está relacionado con su problema, pero sugiero un filtro de paso alto simple en la entrada, en caso de que su CPU se bloquee, el circuito no se mantiene encendido.

En cualquier caso, en la placa de la CPU, compruebe los rieles de alimentación y los posibles picos de tensión a tierra con un alcance cuando se enciende el led.