TL072 wordt warm - simpel schema

[nmnn]

In alle tumult van een dozijn nieuwe 101's wordt dit misschien volledig ondergesneeuwd, maar ik waag het er toch op.

Ik heb een simpel breakout pcb ontworpen voor de 8 x CV out op mijn Midibox. Ik wou daar graag bij iedere output een simpel bi-ledje zodat ik ook wat visuele feedback had. Dus, zo geschiedde. Zie afbeelding.

Ik denk dat het allemaal wel voor zich spreekt, en het werkt in principe ook precies zoals ik wil. Maar de opamp wordt redelijk warm, toch zeker 10 graden warmer dan de omgeving. Ik vermoed dat de weerstand van r3 veel te laag is en dat er teveel vermogen rondgaat, maar die lage weerstand heb ik gekozen omdat de LED anders te zacht brand.

Op het breadboard heb ik niet opgemerkt dat de temperatuur flink kan oplopen, maar nu eenmaal in print is het duidelijk voelbaar. Ik heb alles nagelopen, geen shorts of ander geneuzel. Er zitten 8 CV outs op, alle opamps vertonen hetzelfde euvel.

De CV-in gaat bipolair van -5V tot +5V, en in unipolair van 0V tot +/-8V. De voeding op de opamp is bipolair +12V en -12V.

Iemand enig idee hoe ik de LED wel op een fijn vermogen kan houden zonder de opamp op te warmen? (Het liefst ook zonder nieuw PCB )

 

[Designer]

Hoeveel milliampere geeft je opamp, en hoeveel neemt je LED,
je kan beter een energie zuinige LED nemen van 2 milliampere inplaats van 20 wat die opamp niet aankan ?

 

[nmnn]

De opamp is een standaard TL074: http://www.datasheetlib.com/datashe...homson-microelectronics.html?page=3#datasheet
Wat ik kan vinden aan relevantie:
Supply Current, no load, per amplifier max 2.5mA
Power Dissipation: 680mW

Ik kan zo niet vinden wat het max. amp. is per opamp, misschien kijk ik er overheen.

De LED heeft een daadwerkelijk verbruik van 13mA op de helderheid zoals ik hem wil hebben.

Dus kan ik dan concluderen dat dat nooit gaat werken? Kan een opamp zo'n klein beetje vermogen niet leveren? Ervanuitgaande dat een opamp slecht enkele amp's kan leveren. Daar heb ik mij dan stierlijk in vergist.

Aanvullend is het opvallend dat de warmte-toename al speelt voordat de LED's daadwerkelijk opgloeien. Dat vind ik dan lastig te verklaren, want de LED's gaan toch pas verbruiken nadat de voltage treshold is bereikt?

 

[etaoin]

Output short-circuit current = 40mA, dus die 13mA is geen issue.

Ik snap die constructie van twee uitgangen aan elkaar knopen niet helemaal. Voor mijn gevoel bijt dat elkaar verschrikkelijk met die lage weerstanden.

De twee ongebruikte opamps liggen niet helemaal open? Dat kan ook voor warmte zorgen.

 

[nmnn]

Ik vond inderdaad een tekst gisteravond die aangaf dat je de short-circuit current als indicatie mag aannemen, afhankelijk van de headroom die het voltage heeft op de opamp. Dat het geen issue is leek me ook aannemelijk, ware het niet dat er twee LED's per opamp gevoed worden. De twee ongebruikte zijn er dus niet, die voeden een tweede LED.

De verhouding tussen de twee weerstanden is volgens mij het belangrijkst. Is de verhouding kleiner is er meer 'nauwkeurigheid' bij de LED te zien, is de verhouding groter licht de LED eerder op. Of precies andersom, dat moet ik even schuldig blijven.

De tweede opamp is slechts om de bias op te krikken, zodat de LED eerder oplicht in verband met de Vf.

Naar aanleiding van de reactie van Designer ben ik even gaan kijken wat er aan LED's te vinden is, en ik moet eerlijk bekennen dat ik niet eens wist dat er LED's bestaan die bij 0,5mA al oplichten. Ik zal dan zelf wat moeten bouwen, want een makkelijk verkrijgbare Bi-LED met laag verbruik heb ik nog niet gevonden. Dat is het probleem ook niet, ik zal alleen iets moeten bedenken hoe ik het aan de frontplate moet gaan frotsen. Eindresultaat is dat ik dan wel 3k3 en 20k kan inzetten als weerstanden.

 

[4-Tek]

Het verbaast me eigenlijk dat de eerste opamp nog enige invloed heeft op de werking van de leds. De tweede werkt als comparator en stuurt of maximaal positief of maximaal negatief uit.

Dat kan ook verklaren waarom de boel warm wordt. De 1e opamp zal vooral bij lagere voltages proberen de uitgang van de tweede omlaag (of omhoog bij negatieve voltages) te trekken. Dus er loopt stroom terug van de 2e opamp de 1e in naar de negatieve rails. Wat gebeurt er zonder R3?

 

[nmnn]

Ik ben vandaag even op pad, maar ik zal later even zien wat er gebeurt zonder R3.
De werking is overigens perfect, ik krijg duidelijke feedback bij alle voltages, ook bipolair. Ik ga meteen ook even proberen wat de opamp doet bij hogere ohmages voor beide weerstanden. Moet alleen even een setje laag verbruik LEDjes bestellen.

 

[SRPP]

Waarschijnlijk staat die opamp gezellig op een heel hoge frequentie te oscilleren, 22pf ctje over de feedback weerstand?

 

[nmnn]

Zou dat ook een oorzaak kunnen zijn van de hoge temperatuur, of is dat sowieso een goede toevoeging?

 

[SRPP]

De TL07x is redelijk gedwee, sommige snellere opamps kunnen echt niet zonder, maar het is altijd een goed idee. Daarnaast ook iets van 100nF van + naar aarde en van - naar aarde, heel dichtbij het ic.

 

[SRPP]

Oh en ja, als een ic op een paar mhz staat te oscilleren wordt ie warm. Met dat ctje over de feedback voorkom je dat.

 

[nmnn]

Bypass caps zitten er aan alle kanten op, maar een capje op de weerstand is zo toegevoegd uiteraard. Ga ik ook meenemen!

 

[4-Tek]

Maar er is geen feedback weerstand.... Opamp 1 is als buffer geschakeld en opamp 2 heeft geen feedback. Een condensator naast r3 of r4 geeft juist een grotere kans op oscilleren want capacitive load.

 

[4-Tek]

Misschien een idee om je led in de feedback loop op te nemen zodat de opamp compenseert voor de offset voltages van de leds. Heb je ook maar een opamp nodig.

 

[4-Tek]

Zo moet je alleen R1 aanpassen aan de leds. Als je zorgt dat daar bij 5 volt de stroom doorheen gaat die nodig is om de leds vol uit te laten sturen werkt het.

 

[nmnn]

De laatste suggestie betekent wel een compleet nieuw PCB, dus het zou jammer zijn als je gelijk hebt 4-Tek

Ik ga het allemaal uitproberen, genoeg uit te vogelen. Geef me even....

 

[nmnn]

Ik heb alle suggesties geprobeerd, en dit is de uitslag:

Een hoger ohmage op zowel R3 als R4 veranderd helemaal niets aan de temperatuur. De intensiteit van de LED neemt uiteraard wel af. Het opgenomen vermogen daarmee ook. Ik durf voorzichtig te wedden dat het niet het verbruik van de LEDs is wat de opamp doet opwarmen. Ook de verhouding tussen R3 en R4 wijzigen verandert niets aan de temperatuur wel aan de weergave in de LED.

Ook R3 verwijderen heeft niet het gewenste effect, en sterker nog bij unipolaire CV doet de LED dan helemaal niets meer. Bij bipolair CV schakelt de LED tussen rood en groen (in dit geval dus). We zien dan alleen de comparator aan het werk.

Een capje over R3 doet bij zowel uni- als bipolaire CV niets meetbaars. De temperatuur blijft hoog.

In alle gevallen is de temperatuur van de opamp een kleine 10 graden warmer dan de omgeving. Opvallend is echter wel dat het verbruik van de complete module niet bijzonder hoog is. Niet meer dan ik zou verwachten met 8 biLEDs op half vermogen: tussen de 50 en 80mA.

Ik ga nu het schema van 4-tek eens proberen, en als dat bevalt een tweede versie van het PCB maken.

Bedankt voor alle suggesties iedereen!

 

[PWM]

Heb je al een andere TL074 geprobeerd? Misschien zit er een defect in de IC zelf.

 

[nmnn]

Er zitten er vier op het board, en ze hebben allemaal hetzelfde. Ze komen wel allemaal uit dezelfde bestelling, maar ik heb ze eerder al eens gebruikt in andere modules en daar was niets mis mee. Maar op zich een goede om even uit te sluiten! Even een extra TL meebestellen binnenkort!

 

[4-Tek]

Ik was eigenlijk vooral benieuwd of zonder R3 de opamp nog warm werd. Als dat zo is dan is de stroom die nodig is voor het laten branden van de led te veel.
Misschien een andere oplossing met je huidige board: R3 eruit en een weerstand tussen pootje 7 en 6 van de opamp. Begin eens met 2k en maak de weerstand hoger als de led sneller aan moet gaan...