ランダム漏れ電流の不思議なケース

免責事項：この回路のデバッグの難問の解決策は既に知っています（そしてそれは簡単ではありません）。他の人がこのミステリーストーリーに貢献できるように、しばらくしてから投稿します！回路設計者にとって教育的な価値があるかもしれません！

数年前（〜8、IIRC）地元の雑貨店で非常に興味深い特別オファーに出くわしました。OsramDOT-IT LED照明器具を半額で購入できました。

ご覧のように、3個の非常に明るい白色LEDを収容する3個のAAAバッテリーを搭載した小型の機器でした。透明なドームを押すことで作動するソフトスイッチを介して、すべてがオンになりました。1回目のプレスで3つのLEDが点灯し、その後のプレスごとに1つのLEDが消灯します。そのため、アプライアンスが生成する光の量を選択する可能性があります。外側のケースは、透明なプラスチックドームに加えて、非常に強力な陽極酸化アルミニウムで、背面カバーには強力な磁石が付いたプラスチックが使用されており、冷蔵庫、車体ショップ、または適切な金属表面に物を貼り付けることができます。

当時、ここイタリアではLED照明が非常に高価であり、そのような小さなガジェットは非常に高価または完全にくだらないものだったため、数十個購入することは非常に良い考えだと思いました（最初に1つだけ試してみました。非常に強い光を出し、非常に高品質であることを確認しました）。私は家のすべての部屋と車の中で非常灯として使うつもりでした。

約6か月後に短い停電が起きるまで、すべてが順調でした。残念なことに、12個のうち約10個のバッテリーが切れていました！

もちろん、私の最初の考えは「ガタガタの漏れやすいソフトスイッチ」であり、マイクロ電流計に走りました！事実上、非常に高いリーク電流（〜1 mA）を備えたユニットをいくつか見つけましたが、他のユニットは非常に正直な〜20μAでした。私は困惑しました。

低リークのバッテリーをすべて交換し、もう一度試してみることにしました。

数ヶ月後、驚いたことに、再び失敗しました！私は再び漏れを測定し、異なる結果を得ました。いくつかのユニットはひどい〜1 mAのリークを発生しましたが、他のユニットは「正常」でした。さらに、もともと高い漏れを示していた2つのユニットを再テストしました...もう漏れませんでした!!!

私はうんざりしていて、その問題を無駄にする時間がもうなかったので、それらをすべて廃棄し、ジャンクボックスに入れました（結局、3つの素敵で高価な白色LEDが入っていて、それらをサルベージする）そしてそれらについて忘れていた。

私は数週間前にそれらを再び見つけました、そして、再編成狂乱で、私はユニットを解体して、LEDsを救うと思いました。そのため、内部回路は、瞬間的なスイッチ、LED、ドライバーチップ、およびキャップのみを保持する小さなPCBであることがわかりました。PCBを下の写真に示します（好奇心のために、そのドライバーチップのデータシートを見つけようとしましたが、運がありません）。

楽しみのためにPCBを再度テストしましたが、以前に見た不安定なリーク動作はまだありましたが、その過程で最終的に犯人を発見しました。

そのランダムで不規​​則な漏れの原因は何かを推測してください！

私は強い磁石と何か関係があるのではないかと疑っています（興味深い答えであるか、あなたが質問を提示しなかったことを除いて、私はそれを疑いませんでした）。おそらく、磁場があると、どこかにループ内の電流が誘導されます。バッテリーに接続するワイヤの間にもっと多くの領域があるとき、漏れはより高かったですか？または、他のループの電流である可能性があります。

ここに、私の調査の概要と、ランダムリーク電流の不可解なケースに関する調査結果を示します。

ユニットを解体し始めたとき、私は好奇心が強くなり、その奇妙な行動の合理的な原因を調査したいと思いました。電源を入れたPCBの近くで磁石を不注意に動かしてしまうまで、私には運がなかった。電流計は約2mAにジャンプし、わずかに低い値で安定しました。

最初は、PCBの取り扱いによる単なる機械的効果であると考えましたが、繰り返しテストした後、磁石をPCBの近くに移動することと、そのような「ラッチアップ」があることとの間に明確な相関関係があることを確認しました。

しかし、それは確実なものではありませんでした。磁石の方向と動きの方向、そして磁石を動かす速度にも不明確に依存していたからです。

実際のメカニズムを評価することはできませんでしたが、原因は明らかでした。PCB（およびおそらくドライバーチップ）と可動磁石の相互作用。

また、ユニットを冷蔵庫に取り付けるときなど、組み立てたユニットを巨大な強磁性体の近くに移動するとラッチアップが発生する可能性があることも確認しました。しかし、この場合の現象は再現性が低く、より不安定でした。

私の頭に浮かんだ選択肢は明らかに2つでした。

• ループにリンクされた磁束の変化によって生成される誘導電流
• ドライバーチップ内の一部の半導体コンポーネントの正常な動作を妨げるホール効果

どちらが本当の犯人であるかは確かに言えません。最終的な決定は、EE.SEの専門家に任せます。EE.SEの専門家は、そのようなトピックについてよりも知識が豊富です。

確信はありませんが、プロトタイプのテストを担当していた人は誰でも、磁石が設置されているときに適切なテストを実行しなかったと思われます。実際、磁石はユニットの裏表紙には組み込まれていませんが、パッケージのアドオンとして提供されていました。磁石の片側が粘着性であるため、バックカバーに貼り付けるオプションがありました。

アーサー・コナン・ドイルirの小説に漠然とインスパイアされたこの小さな心の誘いを楽しんでいただけたでしょうか。

この種の症状は、FETゲート上のプルダウン抵抗（トポロジによってはプルアップ抵抗）が欠落していることを感じます。スタートアップトランジェントがFETをアクティブにせずにシステムの電源を入れると、すべて問題ありません。それが成功した場合、すべてが順調です。そうでない場合、システムは何らかの電流を引き込むことができる奇妙な状態にラッチします。

これは片面ボードです。つまり、スルーホールリードは、基板の片側のはんだメニスカスによってのみ保持され、メッキされた穴の内側ではなく、2層ボードのように両側で保持されます。十分な機械的ストレスまたは熱サイクルの後、そのようなはんだ接合部はフレーク状になります。これは、ジャウラーのルーペがあっても、非常に見づらい場合があります。私は個人的にそのようなボードが一見ランダムな方法で故障するのを見たことがあり、悪いはんだ接合を探していたにもかかわらず、目視検査では問題を明らかにしませんでした。すべての接合部をリフローし、はんだを追加することで問題が解決しました。

このような症状の別の原因は、ボタンが常に押されていることです。しかし、そもそもライトは機能しなかったので、これは事実ではないと考えています。この種のプッシュボタンには、ポジティブなクリック感があります。あなたの状況でこの問題が発生する唯一の方法は、最初の3回のクリックでボタンが正常に機能し、その後、ライトをオフにするクリックで止まった場合です。非常に多くのユニットが3回のクリックで正常に動作し、すべてが先に進まなくなる可能性は低いため、これが問題だとは思わない。

バッテリーが取り付けられると、おそらくボタンが押されたかどうかに応じて、電源のグリッチとバウンスにより、設計が不適切な回路が意図しない状態にラッチするシナリオを考えることができます。ただし、これらのすべてのシナリオでは、ユニットはすぐに明らかに動作不能のままになります。準備ができていると宣言して壁などに貼り付ける前に、各ユニットを少なくとも1サイクルのON-OFFでテストしたと仮定しています。