EMV Problem in Circuit - OPA171

[Patrick L. (crashdemon)]

Hallo Leute,

bei der im Anhang angehängten Schaltung kommt es immer mal wieder zu 
einem Kurzschluss innerhalb des OPV (OPA171). Der Kurzschluss besteht 
dann zwischen Input + und GND. Ich denke weil es zu einem Durchschlag 
bei einer internen Schutzdiode kommt.

Leider kann ich in der Schaltung keinen Fehler erkennen, der erklären 
würde warum der OPV den EMV Tod stirbt. Diverse Abblockkondensatoren, 
auch an der Versorgungsspannung sind vorhanden und in der nähe des IC's 
angebracht.

[Anja (Gast)]

Patrick L. schrieb:
> Leider kann ich in der Schaltung keinen Fehler erkennen, der erklären
> würde warum der OPV den EMV Tod stirbt.

2,5 Ohm 30W klingt nach Drahtwiderstand mit Induktivität ...
Je nach Anschluß der Masseleitungen + Kondensatoren kann man schon etwas 
konstruieren.

Gruß Anja

[Patrick L. (crashdemon)]

Was würdest du den für eine Maßnahme vorschlagen um zukünftige Ausfälle 
zu vermeiden? Anbei mal ein Bild des Widerstands.

Fehler von mir Falsches Bild!!!!

[Anja (Gast)]

Mhm,

vermutlich schwingt die Schaltung auch.
Die 470nF am Ausgang und die 1nF das kann auch nicht gut gehen.
-> die erstmal weg.

Die normale Beschaltung wäre ein kleiner Kondensator 100pF - 1nF direkt 
zwischen Ausgang und negativem Eingang des OP.
Und dann einen Widerstand 1K-10K zwischen negativem Eingang des OP und
dem 1 Ohm Leistungswiderstand.

Gruß Anja

[Helmut S. (helmuts)]

Wer hat sich denn die Schaltung ausgedacht?

Schutz für den Opamp:

1. Gegen direkte Zerstörung
 Dazu 10kOhm oder höher(100kOhm) in die Leitung die zum -Eingang des 
Opamp geht.

2. Gegen Schwingneigung
Der 1nF Kondensator gehört direkt vom Opamp-Ausgang zum -Eingang des 
Opamp und nicht an die Stelle in der du den eingezeichnet hast.

[Patrick L. (crashdemon)]

So hier das richtige Bild. Der Widerstand befindet sich ganz Links und 
ist mit dem Kühlkörper verschraubt.

[Patrick L. (crashdemon)]

Helmut S. schrieb:
> Wer hat sich denn die Schaltung ausgedacht?
>
> Schutz für den Opamp:
>
> 1. Gegen direkte Zerstörung
>  Dazu 10kOhm oder höher(100kOhm) in die Leitung die zum -Eingang des
> Opamp geht.
>
> 2. Gegen Schwingneigung
> Der 1nF Kondensator gehört direkt vom Opamp-Ausgang zum -Eingang des
> Opamp und nicht an die Stelle in der du den eingezeichnet hast.

Zu. 1.: Ja, klar würde das den - Eingang schützen, bei dem habe ich aber 
komischerweise keinen Kurzschluss nach Masse sonderm bei + Eingang.

Zu 2.: Ja ich weiß. Steht auch an diversen Stellen.

[Kai K. (klaas)]

Besorge dir TINA-Ti und mache eine Simu. Sehr wahrscheinlich schwingt 
dein Verstärker, weil du mit den Lastkapazitäten die "phase margin" des 
Opamp aufzehrst. Die "phase margin" kannst du mit einem "phase lead" 
Netzwerk, wie von Anja beschrieben, wieder reparieren. Aber nur eine 
Simu kann dir sagen, welche Bauteilewerte tatsächlich dazu von nöten 
sind.

[Patrick L. (crashdemon)]

Ja das ist ja schön und gut, aber ein schwingen des OPV sollte doch noch 
lange nicht zu desen Zerstörung führen. Außerdem kann ich nachweißlich 
kein schwingen erkennen, ich kann auch Oszi-Bilder liefern, sagt mir 
eeinfach welchen Pin ich messen soll.

[Patrick L. (crashdemon)]

Hab noch nie mit TINA-Ti gearbeitet, wie muss ich weiter vorgehen?

[Peter D. (peda)]

Üblich ist in beiden Eingängen der gleiche Widerstand, dadurch 
kompensiert sich der Bias-Strom.
Also auch 100k in den - Eingang.
Und etwa ~10..100pF direkt zum OPV-Ausgang zur Frequenzgangkompensation.
Die 470nF und 1nF sind eher störend.

[Kai K. (klaas)]

Im Anhang findest du eine idealisierte Phasenganganalyse, bei der der 
OPamp lediglich mit seiner "open loop output resistance" von 150R in 
Erscheinung tritt. Der Meßpunkt liegt am "-" Eingang. Es wurden eine 
Reihe von repräsentativen Arbeitspunkten durchgefahren. Man sieht das 
Verhalten für eine parasitätre Induktivität des Hochlastwiderstands von 
0µH, 1µH und 10µH.

Eine Phasenverschiebung zwischen "-" Eingang und idealisiertem Ausgang 
des OPamp (also noch vor dem 150R Widerstand) von mehr als -60° gilt als 
kritisch. Das muß noch nicht unbedingt Schwingneigung bedeuten, weil es 
auch noch auf die "open loop gain" des Opamp ankommt. Hier schrammt die 
Phase aber dauernd bei -90° herum, was eine völlige Aufzehrung der 
"phase margin" bedeutet. Die Schaltung ist daher hochgradig instabil. 
Und ein schwingender Opamp kann sich durchaus selbst zerstören.

Ich habe das TINA-File der Schaltung angefügt, dann kannst du selbst ein 
wenig damit herumspielen.

[Kai K. (klaas)]

Mit dieser Schaltungsänderung arbeit die Schaltung stabil.

Der Meßpunkt ist wieder der "-" Eingang des Opamp. Der 470n Cap ist 
herausgeflogen und ein "phase lead" Netzwerk bestehend aus 10k und 1n 
wurde in die Gegenkopplung eingefügt. Der 10k Widerstand schützt 
gleichzeitig den Eingang vor Überspannung.

[Abdul K. (ehydra)]

Am Minus-Eingang des OpAmp muß auf jeden Fall ein Serienwiderstand hin, 
der auch im DB angegeben ist! Warum ignorierst du den?

Außerdem haben viele OpAmps antiparallele Dioden zwischen beiden 
Eingängen. Wenn der Querstrom durch diese zu hoch wird, ist er auch 
kaputt.

[Kai K. (klaas)]

Patrick, klappt es jetzt mit der Änderung??

[Patrick L. (crashdemon)]

Konnte ich jetzt nicht so einfach testen da das Layout schon fertig war. 
Bei einer neueren Revision werde ich es ausprobieren.