솔레노이드 락 도어 보드가 계속 나갑니다.

hardbak
2016년 2월 23일
1분 분량

제품명 : 시약 냉장보관 장치

증 상 : 도어 개폐시 제어보드가 나가는 증상

각종 실험장치를 제조하는 지방의 한 중소기업이 솔레노이드 방식으로 개폐되는 냉장보관 장치의 보드 불량으로 기술자문을 의뢰하였습니다.

회로설계가 외주형태로 진행되었는데 콘트롤 보드의 제어용 칩이 손상되는 문제로 회로도가 없어 기판사진 만으로 원인분석과 대책을 요청한 사례입니다.

현장에서 직접 상태를 파악해야 정확하고 빠른 접근이 되는데 지방이라서 원격으로 분석해야 하는 어려움이 다소 있었습니다.

분석결과 비글본을 이용하여 인터페이스 보드를 제어하는 구조로서, 부하는 크게 히터, 컴퓨레셔, 제습기 등이 자동 제어되도록 설계되어 있었습니다. 제어보드에는 DC24V용 릴레이 3개가 AC220V의 부하를 직접 컨트롤하고 있었고, 솔레노이드를 이용하여 도어를 개폐하는 구조였습니다.

릴레이 및 솔레노이드 전력구동 제어 칩은 TI사의 ULN2803A를 사용하였고, 도어를 개폐하는 과정에서 ULN2803A 칩과 주변 부품의 연쇄 파괴가 발생하는 증상이었습니다.

사용부품과 기판의 패턴 등을 분석하여 회로설계와 동작알고리즘을 추정한 결과 코일로 구성된 솔레노이드에서 급격한 역기전력이 발생함으로서 이 써지전압에 의해 연쇄적으로 반도체 부품이 파괴되는 것으로 파악되었습니다.

회로구성을 볼 때, 역기전력에 의한 부품파손을 방지하기 위한 부품은 있는 것으로 파악되나 정확한 시정수값을 적용한 설계가 이루어졌는지는 확인이 안됩니다. 이 부분은 매우 중요하기 때문에 충분한 실험을 거쳐 설계되어야 하는데 대부분 이를 모르고 간과하는 경우가 많습니다. 또 일반적으로 다른 회로에서 사용하는 정수값을 의미없이 그냥 적용하는 경우가 많아 부품은 있지만 역할을 못하는 경우도 다반사 입니다.

따라서 근본적인 대책을 위해서는 직접 부품을 분리하여 정확한 회로구성과 정수값을 실험을 통해 적용하는 것이지만 직접 점검해 볼 수 있는 상황이 아니어서 추정한 원인에 대한 대책을 적용하도록 하고 증상을 피트백 받기로 하였습니다.

전체적인 회로를 분석하고 발생증상을 파악하면서 원인을 추정했고 그 대책을 제시하여 확인해 보기 시작했습니다. 2~3회의 시도를 거쳐 최종 대책이 확정되었고 문제를 해결할 수 있었습니다. 정확한 원인분석만 이루어진다면 대책은 의외로 간단하고 저비용으로 구현할 수 있는 경우가 많습니다.