Momentary Switch NAND Latching IC Burning y (posiblemente) lógica defectuosa

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Problema:

Mi problema es que el interruptor momentáneo con la lógica de bloqueo NAND que he diseñado no funciona de manera consistente. Funciona como se esperaba al principio, pero luego no funciona después de las pruebas repetidas, nunca recupera la funcionalidad.

Pregunta:

¿Hay algún problema con la forma en que diseñé mi lógica que determina los voltajes en las puertas de los dos FET diferentes (DISP FET y MAIN FET) en mi circuito? Específicamente, mi elección de R4, R5 y D4? ¿O es algo completamente distinto?

Información de fondo:

  • El circuito que estoy haciendo es un banco de energía de respaldo de baterías de iones de litio, y cuando se presiona el interruptor momentáneo ("SW" en el esquema ", esto proporciona energía de este banco de energía de respaldo al principal banco de energía (a través del terminal "TABLERO" que se muestra en el esquema).
  • El chip "SN74" es un NAND doble con enclavamiento, parte #: SN74LVC2G00DCTR.
  • El terminal CHRG IND es NC a tierra.
  • El diodo "D4" tiene una clasificación de 10 V, 100 mA, parte #: 1SS367, H3F
  • Diseñé la lógica de enclavamiento de mi circuito basándose en la Fig. 5 del ejemplo en este sitio .
  • El propósito de DISP FET es permitir que la pantalla de capacidad de la batería gire solo cuando hay un cargador enchufado, pero no encienda el resto del circuito (los puertos USB, el LED y la fuente de alimentación). de las baterías a "BOARD-")

Prueba del problema:

Tengo las baterías de iones de litio a 41V, y luego mi convertidor Buck está emitiendo 5V constantes en todas partes, lo que verifiqué con un multímetro. También hice una prueba de continuidad en todos los ámbitos, no hay cortocircuitos entre ninguno de los rieles de alimentación o tierra, ni a través de ninguno de los componentes.

Mis pruebas

  1. Cuando armé el PCB por primera vez, funcionaba exactamente como estaba previsto. Por lo tanto, presiono el interruptor momentáneo principal del circuito que proporciona la funcionalidad y, como resultado, los puertos USB, el LED en el interruptor, la pantalla de capacidad de la batería y la salida a "BOARD-" están todos encendidos. Luego, dejo mi circuito durante 10 minutos. Vuelvo, presiono el interruptor nuevamente, y el interruptor no se enciende. La forma en que lo verifiqué es que probé el voltaje en la salida del SN74, y permanece en el suelo, no va a 5 V como lo hizo cuando funcionó en primer lugar.
  2. Después de este fallo inicial, puse un medidor de alcance en la señal de la puerta, y algunas veces veía el pico de voltaje de la puerta a aproximadamente 560 mV, por lo que no es suficiente para encender. Otras veces, se dispararía hasta 5 V, pero no mantendría el estado alto, sino que simplemente regresaría al suelo. Otras veces, el interruptor se encendía sin que yo lo presionara, y me daba energía a la placa.
  3. Cambié el NAND IC por uno nuevo, y el circuito funcionaría. Pero, pronto volvería a fallar como antes. Intenté quitar el diodo "D4", creando un circuito abierto allí, y luego el botón funcionaría como estaba previsto. Sin embargo, luego también fallará pronto.
  4. También intenté un cortocircuito en el diodo, y parecía que cuando estaba funcionando, el botón se encendía, pero no se apagaba. Entonces, al igual que antes, tampoco se activaría más.
  5. Intenté colocar un medidor de alcance en la entrada de A1, vea el osciloscopio a continuación para obtener información. La línea azul es el voltaje en la salida, por lo que el pin 1Y va a las puertas de los FET, y la línea amarilla es el voltaje en el pin de entrada 1A. El voltaje máximo de 5.8 V en el pin de entrada 1A no excedió la clasificación máxima de 6.5 V del SN74. La rampa ascendente y la rampa descendente de la línea amarilla provienen de mí presionando el interruptor momentáneo.
  6. Tomé el SN74 y conecté el CD4011B al circuito usando una placa de pruebas y cables. Aún así, el circuito no funcionó.

Conclusión:

Todos estos resultados de las pruebas están demostrando ser inconsistentes y parece que no puedo averiguar cuál es la causa del problema. En última instancia, sé que mi diseño funcionó durante 10 minutos, y luego empezaron los fallos, por lo que tal vez sería la mayor pista.

    
pregunta user2608147

2 respuestas

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El problema estaba en la forma en que había construido mi "lógica de pegamento" en torno a los dos MOSFET. Hice una serie de cambios:

  1. Reemplazó el diodo "D4" con una compuerta OR, con entradas de la indicación de carga y la salida del SN74, y la salida va al FET DISP.
  2. Ató el lado alto del interruptor LED a la salida del SN74, con una resistencia de 220 ohmios desde el lado bajo al suelo. Esto permitió encender el LED del interruptor momentáneo con el interruptor momentáneo. Este fue el cambio que realmente solucionó la raíz del problema, todos los demás cambios a continuación fueron optimizaciones.
  3. Ató los pines de habilitación de los TPS2511 a la salida del SN74, como sugería bmow. Entonces, eliminando el lazo de 100kOhm a 5V como lo tenía antes, ahora la habilitación se alterna con el interruptor momentáneo. El problema aquí fue porque la parte inferior del LED y el TPS2511 estaban flotando cuando los FET PRINCIPALES no estaban conduciendo. Aunque no es un cambio necesario, creo que mejoró el diseño porque eliminé dos diodos, y el LED momentáneo ya no se encendía cuando los FET PRINCIPALES estaban apagados. Estaba haciendo esto porque había un camino desde el LED a los terrenos del TPS2511.
  4. Cambió el combo RC en la entrada del SN74 a 1 Mhm y 1uF, en lugar de 10 Mhm, ya que esta era una resistencia muy alta, por lo que actuaría más como un circuito abierto, lo que podría causar falta de confiabilidad en la operación del interruptor.

Con estos cambios, el circuito funcionó según lo previsto, muchas veces, de manera confiable. No observé ningún pico de 10V en la entrada del SN74, el más alto que vi fue de 5.8V. Sin embargo, agregaré el diodo zener en la entrada VCC como lo sugirió Bruce Abbott, porque no hice estas pruebas con la carga conectada, y veo que las cargas inductivas son un problema.

¡Gracias a todos por su ayuda!

    
respondido por el user2608147
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El diseño de su circuito de enganche se aplicará brevemente hasta 10V a U1 pin 1, cuando se suelta el interruptor, debido a la acción de C1. Dado que el voltaje de entrada máximo absoluto del chip es de 6,5 V, esto dañará o destruirá el chip, como lo demuestra la quema y el humo que observó.

El ejemplo de circuito de enclavamiento al que hace referencia requiere una compuerta lógica CMOS como CD4011, que tiene un rango de suministro de 3V a 18V, y puede tolerar un pulso de 10V. Pero su circuito utiliza un 74LVC00, que no puede.

    
respondido por el bmow

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