CD4001 wird 100°C heiß

[Maximilian (maxclaus)]

Aufgebaut habe ich 24 gleiche Module, entsprechend Schaltung, zum 
Betätigen jeweils einer Modellbau-Doppelspulenweiche mit nur einer 
Taste. Alle Module funktionieren! Bei Zweien aber, erhitzt sich der 
Schaltkreise CD4001 nach einer Minute auf über 90°C (Thermokamera). Die 
Schaltung ist als statisch zu bezeichnen, mit dem Oszi sehe ich kein 
Schwingen bei den Problemteilen, deshalb bin ich ratlos.

Mein Gedanke war, dass einer der Komplementär-Transistoren dauerhaft 
leitfähig ist, aber wenn ich alle Gatter umschalte, bleibt die Erhitzung 
trotzdem.

Kennt jemand dieses Fehlerbild bei CMOS-Schaltkreisen? Kann es sein, 
dass diese logisch funktionieren, aber trotzdem ein hoher Strom 
irgendwie fließt?

Die Schaltkreise arbeiten bei 12V und sind von Aliexpress. Bitte mich 
nicht steinigen.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Eigentlich könnte ich mir nur vorstelle, wenn fast alle Baugruppen 
funktionieren, daß es sich in diesen Fällen lediglich um aus irgendeinen 
Grund schadhafte ICs geht. Vielleicht wurden sie durch Statik 
angeknackst, oder der IC ist intern falsch gepolt und erhitzt sich über 
die CMOS Body Diodes.

Ich würde einfach die Übeltäter ersetzen. Wenn man den IC ungeschadet 
auslöten könnte, vergleiche die Widerstände zwischen dem guten und dem 
Schlechten zwischen Masse und Pins und VDD und den Pins. Da dürften sich 
nennenswerte Unterschiede zeigen. Wenn Du mit dem DMM im Dioden Modus 
zwischen Masse/Vdd und den verbleibenden Pins misst, müssten sich je 
nach Polarität des DMM ca. 0.7V messen lassen. Miss den Widerstand 
zwischen Vdd und Vss.

Du kannst auch interessehalber die ausgebauten 4001er am Steckbrett 
anschliessen und feststellen ob sie dort auch so viel Strom ziehen. 
Natürlich dürfen Eingangspins nicht in der Luft schweben.

Wie gesagt, wechsle die beiden ICs aus und wahrscheinlich gut ist. 
Andernfalls, check Deine Bestückung und Lötqualität. Polarität von 
Dioden kann auch Ströme hinführen wo keiner fliessen sollte.

Jeder ist verdächtig, oder auch nicht;-)

[Michael K. (michael_k755)]

Hallo, wie alt sind die blauen 100nF (100nS Aufdruck) ?

Ich sehe ein Problem beim U5 CD4001 rechts.
Da berührt der Anschluss des ockernen Keramik-C das IC U5 so das zu 
einem Kurzschluss mit dem IC kommen kann.

Manchmal schaut bei den IC links und rechts Metall von innen heraus.

Ansonsten die blauen 100nF als erster Verdacht, die müssen doch 40 Jahre 
alt sein ?
Kapazität, ESR und Reststrom messen.
Gibt's so etwas noch neu zu kaufen ?

[Rainer W. (rawi)]

Maximilian schrieb:
> Bei Zweien aber, erhitzt sich der Schaltkreise CD4001 nach einer Minute
> auf über 90°C (Thermokamera). Die Schaltung ist als statisch zu
> bezeichnen, mit dem Oszi sehe ich kein Schwingen bei den Problemteilen,
> deshalb bin ich ratlos.

Falls du einen Schaltplan besitzt, der diesen Namen verdient und nicht 
ein unübersichtliches Knäuel von Schaltsymbolen darstellt, würde das die 
Fehlersuche schon einmal erleichtern.

Sonst zeichne dir einen.

Es muss keine nach außen sichtbare Schwingung sein, die den Strom 
verursacht. Die CMOS-Gatter der CD40xx-Serie arbeiten auch als 
Analogbausteine, d.h. bei Signalpegel, die keinen vernünftigen 
Logikpegeln entsprechen. Dann fließt ein Querstrom in einer 
Push-/Pull-Stufe, d.h. beide FETs leiten gleichzeitig und die 
Verlustleistung steigt auch im statischen Fall kräftig an.

Zeichne also als erstes einen vernünftig lesbaren Schaltplan. Dann prüfe 
die Qualität der Versorgungsspannung an den ICs un dann als nächstes 
entlang der Signalkette bei dem fraglichen IC die Signalpegel an ALLEN 
Ein- und Ausgängen, am besten mit dem Oszi.

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Zuerst die Schaltkreise ersetzen (oder aus der Schaltung nehmen und 
extern testen). Wie schon gesagt wurde, CMOS ICs sind extrem empfindlich 
was statische Entladungen angeht, ich habe da auch Erfahrung mit einer 
Schaltung, die um einen CD4093 herum aufgebaut war. Einmal unglücklich 
angefasst - funktioniert nicht mehr, IC im Arsch. Zum Glück gibts für 
sowas heute kleine µCs (ich hätte Deine Weichensteuerung auch mit einem 
kleinen µC aufgebaut und die ganze Logik da drin in Software umgesetzt), 
da ist mir noch nie ein ESD-Schaden durch einfach unvorsichtig anfassen 
entstanden.

[(prx) A. K. (prx)]

Die alten CD4000 lassen sich relativ leicht in den Latch-up manövrieren. 
Dann schliesst das IC per parasitärem Thyristor die Versorgung kurz. 
Beenden lässt sich das nur durch abschalten. Da diese Typen 
vergleichsweise hochohmig sind, wird es zwar arg heiss, es fliegt aber 
nicht gleich der Deckel weg, sie können es überleben.

https://de.wikipedia.org/wiki/Latch-up-Effekt

[H. H. (hhinz)]

Maximilian schrieb:
> sind von Aliexpress.

Auf jeden Fall Fälschungen.

[Ralf-Peter G. (ralfpeter)]

Maximilian schrieb:
> Bitte mich
> nicht steinigen.

dann wirst du geteert und gefedert :)