Logikkrets brinner - Överlastad utgång?

[13th.Marine]

Hej Forumet, behöver hjälp att tänka.
Försöker hjälpa en kollega som har problem med att en logikkrets emellanåt brinner/ger upp, det är inte konsekvent utan ibland fungerar de rätt länge innan de ger upp.

Elektroniken sitter på en maskin driven av en förbränningsmotor med 12V elsystem och signalnivåerna är 12V.

Kretsen som brinner/ger upp är en CD4070, dvs en XOR, endast en grind används, resterande har ingångarna jordade.
Ingångarna är från två givare, och utgången går till ett inläsningsenhet.

Inläsningsenheten ingång har en ingångsimpedans mot jord på ca 2.7kOhm, vilket ger en ström på ca 4.4mA vid 12V.
Kollar jag i databladet för CD4070 så ska den minst kunna dra upp med 1,3mA vid 10V och 3,4mA vid 15V, så jag gissar på att vi ligger någonstans där emellan då vi kör på 12V.

Min tanke är att beroende på individ av chip så överlastar vi utgången, och att efter tillräckligt långt tid med överlast så kortsluts den övre FETen på ICns utgång, för att nästa gång den försöker dra utgången låg även bränna den nedre FETen.
Tänker jag fel?

Skärmbild 2025-11-20 111330.png

[Icecap]

12V i fordon är SMUTSIG!!! En Load-Dump kan skapa spänninger på 100V+!

Vilka filtre har du så att spänningen är stabil?
Hur har du säkrat mot överspänning?

[13th.Marine]

Bra poäng, frågar kollegan hur de hanterar 12Ven här.

[13th.Marine]

Vi har tydligen problem både på maskiner som har 12 samt 24V-system.
24V-maskinerna har en för fordon avsedd DC/DC-omvandlare för att få 12V.

Så vi borde spontant inte få samma problem på våra 24V-maskiner, vilket vi gör

[mrfrenzy]

Du har säkert load dump på 24V med. Fläktar som startar och stoppar, solenoider för hydraulventiler som slår av och på.
Se till att skydda ingången på något sätt, så lite som ett seriemotstånd och en zenerdiod kan hjälpa.

[E Kafeman]

Det är inte möjligt att resistivt överlasta CD4070 under normala omständigheter.
Det är mycket mer sannolikare att designen runt kretsen är bristfällig och skapar höga spänningstransienter.
Finns avkoppling till jordplan med korta gångväg från Vcc/P14 och likaså avkopplad spänningsreglering som refererar till samma jordplan?
Finns filter på data in och ut som skydd mot stora spänningsspikar, eller är det slutet mot omvärlden?

[13th.Marine]

mrfrenzy:
Även efter en DC/DC-omvandlare?

E Kafeman:
Du skulle bara veta
Inget jordplan, dålig placering av avkoppling, bristfällig avkoppling, ingen filtrering, inga skydd.

Tydligen har det fungerat tillräckligt bra då designen är från 2009, det är först nu när kortet gått sönder på tre maskiner inom kort tid som man uppmärksammat problemet.

Jag agerar mest bollplank åt min kollega som inte har någon större erfarenhet av elektronikkonstruktion.
Får se om jag hittar någon produkt de kan eftermontera för att filtrera bättre.

[E Kafeman]

Som kuriosa, om drivspänningen till kretsen är den som drar med sej störningar och bränner kretsen kan man ta bort drivspänningen genom att klippa av pinne 14.
Så länge logiska inmatningen in till CD4070 inte är allt för klen men med mindre risk för störning så kommer kretsens funktion förbli densamma. Spänningsmatningen är onödig för att få fungerande logisk exor-funktion !!!

Om störningar kommer via inkommande data så kan tåligheten hos kretsen ökas ordentligt om man lägger två motstånd i serie med datasignalen. Är inte max snabbhet nödvändig så kommer det fungera som ett bra skydd.

Om det är DIL-krets så är det enkelt att löda kondensatorer direkt från pinne 7, jord, till dataingångarna och data-utgången.
Det är också bra skydd mot transienter. Det är ingen fara att man överbelastar utgången med stor kondensator, det är bara hur tidskritisk kretsens funktion är som begränsar.
Att löda direkt på pinne 7 ger korta ledningar och gör att avkopplingsloopen blir kort varför störtåligheten ökar avsevärt.
Att löda direkt på pinnarna är snabbt och enkelt, kräver ingen modifikation på kretskortet.

Vill man vara ambitös så brukar jag lägga koppartejp på kretsens ovansida som förbinds med pinne 7 och därefter ställer man 0402-kondenstorer på övriga pinnar och löder dessa mot tejpen.

Tejpen ger lägre induktans och bildar en transmissionsledare tillsammans med de inre bond-trådarna vilket ger oerhört effektiv avkoppling. Om det är väl gjort tål sedan kretsen en EMP-smäll från närbelägen atombomb.
Det finns mätningar gjorda som visar detta. Fanns patent i mitt namn en gång i tiden.

[13th.Marine]

Jag tackar för tipsen! Då har de mycket att prova vid behov =)

När det gäller att klippa matningen, du tänker att kretsen då istället kommer matas via ingångarnas skyddsdioder?
Gäller bara att de är kraftiga nog för att kunna dra upp utgången med vår last

[E Kafeman]

Jo det är helt seriöst att man inte behöver spänningsmatningen i detta fallet. Det är praktiskt använt i många kretsar.
I brist på logik kan man få en exor följt av en AND via Vcc om den hanteras som inport men kanske betydelsefullare är att man får en master reset för vippor och kan fördröja logik till att ge utsignaler innan full boot har skett.

Vad dioderna klarar är inte flaskhalsen.
Det är impedansens och spänningssving på de inkommande logiksignalerna, samt utgångstrissorna impedans som sätter gränsen.