phénomène électrostatique sur circuit intégré

[alg0hm]

Bonjour à tous,

Nouveau sur ce forum, j'en appèle à vos connaissance et votre sagesse concernant un cas assez particulier auquel j'ai été confronté lors d'une installation de rubans Led contrôlable individuellement via protocole SPI.

Il s'agit de ruban led de type APA102, qui permettent de controller l'intensité des DEL RVB individuellement. (Tension 5V cc , 11W/m, maximum 4m en série)

Il s'agit d'une installation faite sur un bateau de plusieurs centaines de mètres, les rubans sont placé dans une gaine en silicone eux même placés dans un profilé en aluminium anodisé avec un diffusant en façade (environ 1m par ruban).

L'installation s'est bien déroulée, des tests ont été réalisés avec succès. ensuite le matériel à été débranché pendant prêt de 2 mois.

Lorsque celui ci a été remis en route, j'ai constaté que plusieurs DEL placés sur une base 5050 avec circuit intégré (APA102) étaient défectueux. le circuit intégré avait subit des dommages irréversible. Après analyse à l'oscilloscope, il s'avère que le signal est interrompu au niveau au niveau du CI. (bus SPI avec une horloge + data) Je suppose donc que les résistance d'entrée on subit une charge électrique trop forte.

J'ai réalisé une batterie de test afin d'éliminer des problèmes courant tels que: courant d'appel trop important, inversion de polarité(peu probable vu que l'installation avait fonctionné avant), courant alternatif dans la masse, mesure de la résistance du cable de terre.
De ce côté, tout est en ordre. Le problème ne pouvait donc pas venir lors de la mise sous tension de l'installation. Qui plus est, les contrôleurs ainsi que les transformateurs n'ont subit aucun dommage.

Il me reste une dernière possibilité qu'est: un phénomène électrostatique qu'aurait généré le fortement des vagues sur la coque du navire ou autre.

Nous savons que les circuits intégrés et diode électroluminescente y sont sensible c'est pourquoi la réponse parait "presque évidente", une fois qu'on a pu éliminer les autres causes possibles.

Petite précision: les DEL sont câblés en série sur le circuit imprimé flexible. Ce qui veut dire que si le problème venait d'un quelconque courant électrique lors de la mise sous tension, celui ci aurait immédiatement agit sur les premiers DEL, hors les pannes ont été constatées aléatoirement sur le ruban ce qui ne laisse penser qu'il s'agirait plutôt de phénomène électrostatique.

Autre précision, ces rubans proviennent d'une série que j'avais commandé il y a un an et que j'ai déjà utilisé sans rencontrer de pareils problèmes. certains on même été immergés dans l'eau pendant plusieurs semaines sans rencontrer de problèmes. (les rubans utilisés étaient nouveaux)

Je me pose donc la question si ce phénomène électrostatique proviendrait bien du frottement de l'eau sur la coque du navire. Ou si vous pensez qu'il pourrait provenir d'ailleurs. Peut être avez vous d'autres suggestion de la provenance de cette panne. Je me trompe peut être en affirmant qu'il s'agit d'électricité statique...

Je vous avoue avoir fait le tour de la question et en attendant de remplacer ces rubans défectueux, j'espère pouvoir déterminer la cause exacte et ensuite trouver une solution d'isolement afin de palier à ce problème.

Merci d'avance pour vos réponse en espérant faire évoluer ce forum avec cette discussion.
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[PIXEL]

sur un bateau , les risques sont multipliés....

je me souvient d'échosondeurs qui claquaient à chaque démarrage des auxiliaires.
la faute à une "prise de masse" du capteur au niveau de la coque ,
qui remontait un courant dans les équipement de timonerie , quand un compresseur de congélation du poisson démarrait.
(l’installateur était donc un pignouf , mais c'est une autre histoire)

m'est avis que tu es en présence de "courants de coque" du aux générateurs.

tout ton câblage est à revoir , en évitant les retours multiples à la coque.

bon courage , t'en es pas sorti

[alg0hm]

sur un bateau , les risques sont multipliés....

Je m'en suis rendu compte en faisant des recherches sur le sujet. ...

Au niveau du câblage, je suis raccordé un un circuit indépendant au niveau du tableau et la résistance du cable de terre à été testé (5 Ohm)

Le bateau en question se trouve être un bâtiment flottant dépourvu de moteurs. l'installation électrique est relié au tgbt du navire lui même raccordé à celui du distributeur se trouvant à quai. l'installation avait bien fonctionné avant que celui ne soit transporté vers son emplacement portuaire final.

Selon mon expérience, en la matière, il est très peu probable que la panne se soit manifestée lors de la mise sous tension. car en général seul le premier (voir deuxième DEL subissent des dégâts du au courant d'appel.

Qui plus est, les contrôleurs et donc les rubans, n'étaient pas raccordés durant ces deux mois d'attente.

reste la présence de courant de coque comme tu dis qui aurait pu traverser les profilés en aluminium durant le transport ou lorsque celui ci se trouvait à quai.

[jiherve]

Bonjour
Peu probable que cela soit d'origine électrostatique l'eau étant conductrice.
Une question cependant comment le câblage est il réalisé ?
Cà cela me fait souvenir de claquage électriques par non équipotentialité des masses, un grand classique avec les liaisons série type SPI/i²C/RS485 etc etc.
il faut que le contact de masse s’effectue le premier.
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[alg0hm]

Bonjour Jiherve,

Je n'ai aucune idée de la liaison équipotentielle principale, celle ci ayant été faite par un autre prestataire.

Au niveau des rubans, ceux-ci sont directement reliés au contrôleur qui les alimentent via deux banques, supportant jusqu'à 40A chacune. (chaque banque à sont transformateur de marque TDK-lambda)
chaque sortie est elle même munie d'un fusible de 7.5A et je n'utilise jamais plus de 6 sorties par banque.
au niveau des sorties celles-ci comprennent: Tension, masse, horloge, data

Vous avez tout à fait raison de dire

il faut que le contact de masse s’effectue le premier.

Je recommande d'ailleurs de ne jamais débrancher et re brancher les rubans lorsqu'ils sont sous tension. la n'est pas la question car de toute façon le câblage avait déjà été fait et testé à deux reprise avec intervalle de 2 mois sans rencontrer de soucis. Ceux ci sont apparu lors de la dernière mise sous tension.

La question maintenant est de savoir si cela aurait pu se produire entre les deux dernière mises sous tension (problème électrostatique) ou lors de la dernière mise sous tension, courant d'appel trop important, courant alternatif dans la masse ou autre. Mais j'ai des doutes car les contrôleurs n'ont subit aucun dégât...

Le câblage est exactement le même que celui que je fais habituellement, et les câbles alimentent habituellement les rubans jusqu'à 15m. Je n'avais jamais rencontre de soucis avant d'une telle ampleur. Il arrive que des puces instables viennent à tomber en panne, mais c'est relativement rare, surtout que là il s'agit d'un nombre exponentiel que je n'ai pas encore pu déterminé.

Pas facile cette histoire. en tout cas merci déjà pour votre réponse.

[jiherve]

Re

Mais j'ai des doutes car les contrôleurs n'ont subit aucun dégât...

qu'est ce qui est mort alors ?
si j'ai bien compris la liaison SPI s'interrompt sur un APA102.
JR

[alg0hm]

Je n'ai probablement pas suffisamment détaillé la panne... Mea Culpa

Sur un ruban de 60 base 5050, chacune d'elle a sont propre CI APA102 qui régule l'intensité des led par modulation de largeur d'impulsion (PWM) , plusieurs CI sont endommagés de façon aléatoire, 15 ème , 25ème 45 ème, etc...
au départ je pensais que le soucis venait juste d'un seul de ces CI. mais en recoupant un ruban et en alimentant le suivant, je me suis rendu compte que plus loins dans la série, d'autres avait également subit des dégâts.

Il est très difficile de tester les diodes celles ci étant raccordée directement au CI

voici une photo des bases 5050 au microscope

20150523_160917039.png

encore plus proche:

20150523_161118822.png

[jiherve]

Bonsoir
es tu sur de ne pas avoir affaire à un problème de corrosion ?
JR

[MorpheusPic]

et la foudre ? un fil de 20 mètres de long sa fait bien antenne ...

[alg0hm]

@Jiherve, La corrosion au niveau du CI à cause d'une mauvaise déshumidification ou infiltration par capillarité?
C'est tout à fait possible par contre j'ai déjà utilisé d'autres rubans de cette même série produite dans des installation extérieur durant prêt de 3 mois sans rencontrer le soucis. (c'était l'hiver passé). J'ai également des rubans du même type qui se trouve sous eau depuis 2 mois maintenant. J'ai du mal à croire mais çà reste une piste.

Je peux vérifier çà facilement au microscope en comparant plusieurs "témoins" défectueux. (je lance l'investigation )

Peux être voulais tu parler des câbles ou des profilés en Alu?

@MorpheusPic: Ca m'a traversé l'esprit. Je ne sait pas vraiment quelles précautions ont été prises sur le navire concernant la foudre.

A savoir que la totalité de la coque (en acier) est peinte avec plusieurs couches d'ailleurs. Seul les profilé aluminium que j'utilise et la structure contre laquelle mes barres de led sont fixées, sont anodisés.
Serait-il possible que la foudre ait été attirée par l'aluminium Anodisé?
Je dois me renseigner pour savoir s'il y avait des point d'impact proche de l'ancien quai d'amarrage du bateau.
Mes cables sont protégés par une double gaine. longueur maximale des cables est de 5m.

[jiherve]

Reha
Non pas de risque particulier d’attirer la foudre.
Si tu as eu un claquage c'est normalement visible avec un microscope mais amha pas un optique il faut voir distinctement les pistes metalliques, j'ai eu à connaitre des claquages de RAM et cela se voyait au niveau de la métallisation qui avait fondu.
Mais le plus probable est d’être tombé sur une daube.
JR

[alg0hm]

Mais le plus probable est d’être tombé sur une daube.

C'est peu probable car, comme précisé, Des rubans produits dans la même série sont utilisé ailleurs.
sur les 2000 mètres que j'avais acheté à l'époque, seule cette petite centaine de mètres, ont subit ce type de dégâts sur cette installation, qui plus est, j'avais uniquement fais assembler en usine les composants que j'avais moi même acheté à l'usine qui les fabrique. Cela aurait du apparaitre dans d'autres rubans. qui plus est que l'installation à été faite il y a 6 mois, et fonctionnait bien il y a 2 mois.

Je vais investiguer sur la piste de la corrosion ainsi que celle de la foudre. Mais de nouveau, je n'y crois pas trop car les dégâts auraient été visibles au microscope optique. les micro files se seraient détachés des transistors. j'ai déjà fais des essais sur des CI il y a quelques années.

Mais je reste convaincu que le problème serait d'ordre électrostatique.
La seule et unique raison qui m'amène à investiguer sur ce problème est de m'assurer que ce problème ne se reproduira pas plus tard. S'il s'agit bien de cela.

Peut être devrais-je poser la question dans un forum spécialisé dans des installation électriques sur navire. (Le genre de forum qui n'existe probablement pas héhé)

[jiherve]

Re
Pour de l’électrostatique la seule possibilité qui me vient en tête c'est ta gaine silicone douteux tout de même mais à verifier.
Reste cependant une autre hypothèse : dégradation photochimique ou avoisinante si les puces sont "à l'air" et soumises au rayonement solaire
Pour les installation marines contactes la DCN ou Thales !
JR

[fabang]

Un défaut électrostatique est presque impossible. Le ruban est dans un tube encastré dans un diffuseur en alu, en plus il y a de l'eau.
La présence d'un peu d'humidité peut provoquer l'oxydation des boundings en quelques mois (pas très visible), si c'est le cas le nombre de diodes défectueuses va s'accroître avec le temps.