Продолжение истории об убиенном DC-DC преобразователе, начало тут:
mySKU.me/blog/aliexpress/32986.html
Был заказан десяток микросхем для продолжения жестоких экспериментов с получением заявленного тока.
Долетели всего за 3 недели
Содержимое
Итак, имеем:
Преобразователь со сгоревшей микросхемой
Новые микросхемы на замену
www.xlsemi.com/datasheet/XL4005%20datasheet.pdf
Принципиальная схема для медитации
Надо попытаться из всего этого получить что нибудь полезное.
Хронология событий соблюдена :)
Выпаял дохлую микросхему и сравнил с новыми
Оказались довольно похожи.
Запаял новую микросхему, заодно поменял клеммные колодки на более удобные лифтовые. Плата не отмыта и пока без дросселя.
Отмотал 4 витка с родного дросселя, т.к. по расчётам на ток 5А его требуемая индуктивность выходила менее 30мкГн во всём диапазоне входных и выходных напряжений, оставил 30мкГн (изначально было 42мкГн).
Приклеил с обратной стороны малюсенький радиатор 20х20х6мм в надежде хоть немного охладить пыл горячего устройства
Подал на вход 12,5В выставил на выходе 5В и нагрузил на 4A для прогрева. Примерно через 15 минут плата и радиатор очень сильно разогрелись, особенно расстроил нагрев входного конденсатора — свыше 100°С от рядом расположенного диода, в таком режиме он долго не проработает. Дроссель также нагрелся свыше 100°С.
Примерно через час такой работы, напряжение на выходе стало подозрительно снижаться и прыгать, решил понаблюдать чем это закончится (запас микросхем позволяет). Закончилось тепловым пробоем диода Шоттки SK86 :(
pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/mcc/SK83.pdf
Равноценной замены в SMD корпусе под рукой не оказалось и была временно подпаяна диодная сборка S10С40С (10А 40В)
Оба диода сборки соединил перемычкой.
Преобразователь заработал, но нагрузку вообще не держал — напряжение тут-же проваливалось. Стало понятно, что микросхема тоже неисправна. Очевидно, замыкание диода убило микросхему…
В очередной раз перепаял микросхему, при этом обнаружилась ещё одна проблема — фольга печатной платы слабо приклеена к основанию и легко отходит при нагреве :(
Очередное включение, ток выставлен на 4А, начинает дико греться диодная сборка, что не удивительно. Устанавливаю её на первый попавшийся под руку радиатор, чтобы опять не запалить.
Плата работает нормально пару часов :) Температура всех компонентов стала гораздо ниже, входной конденсатор перестал перегреваться, самым горячим элементом оставался дроссель, который действительно рассчитан на ток 3A.
Родное кольцо дросселя T50-26B, обмотка проводом всего 0,7мм
Беру ещё парочку колец побольше размером из такого-же материала (распылённое железо -26) и мотаю на 30-33мкГн.
Сразу замечу, что материал неудачен для работы на частотах свыше 100кГц из-за повышенных потерь в сердечнике. На требуемой частоте 300кГц лучше работают кольца из распылённого железа -52 (слева) либо из композитного материала (справа). В дальнейшем обязательно попробую их поставить.
Все 3 дросселя, родной слева.
T50-26B 30мкГн (27 витков 0,7мм, изначально был 31 виток)
T60-26 30мкГн (25 витков 0,9мм)
T80-26 33мкГн (25 витков 1,1мм)
Ставлю дроссель T60-26 30мкГн
На токе 4А сильного нагрева дросселя уже нет, преобразователь работает нормально.
Для выяснения наличия работающей внутренней термозащиты микросхемы, выставил выходной ток 2А и коснулся разогретым паяльником непосредственно до её металлической подложки. Через пару секунд микросхема полностью отрубилась. Убрал паяльник — через 3 секунды микросхема опять заработала. Так успешно повторил несколько раз. Вывод — термозащита работает, но видимо не на всех микросхемах или не во всех режимах.
Далее, был изготовлен и установлен более-менее нормальный радиатор на всё это безобразие. Радиатор — половинка от древнего процессорного кулера.
К плате прилепил на термоскотч. Если будет недостаточно, приклею на теплопроводящий клей
Диодную сборку отавил ту-же и прикрутил к радиатору через изолятор, чтобы не выносить ВЧ импульсы на него.
Ради эксперимента, попробовал поставить дроссель T80-26 33мкГн, но он оказался с огромным запасом по мощности и почти не грелся, смысла его оставлять не было, поставил назад T60-26 30мкГн
После переделок, с установленным радиатором и увеличенным дросселем проверил температуры основных компонентов (пирометром), КПД и пульсации в разных режимах работы.
5В 1А
Радиатор и диод 35°С
ШИМ контроллер 36°С
Дроссель 39°С
Шунт 33°С
КПД 88%
5В 2А
Радиатор и диод 39°С
ШИМ контроллер 42°С
Дроссель 44°С
Шунт 42°С
КПД 86 %
2В 3А
Радиатор и диод 47°С
ШИМ контроллер 51°С
Дроссель 51°С
Шунт 55°С
КПД 78%
5В 3А
Радиатор и диод 46°С
ШИМ контроллер 51°С
Дроссель 52°С
Шунт 55°С
КПД 85%
10В 3А
Радиатор и диод 45°С
ШИМ контроллер 57°С
Дроссель 51°С
Шунт 57°С
КПД 90%
5В 4А
Радиатор и диод 57°С
ШИМ контроллер 68°С
Дроссель 64°С
Шунт 73°С (реально еще выше)
КПД 82%
5В 5А
Радиатор и диод 67°С
ШИМ контроллер 81°С
Дроссель 79°С
Шунт 96°С (реально еще выше) — перегрев налицо.
КПД 78%
Размах пульсаций на выходе при максимальном токе 5А — всего 30мВ.
Это заслуга высокой частоты преобразования 300кГц и керамического конденсатора на выходе.
На рабочих токах более 4А очень желательна замена шунта на 0,025-0,03Ом, что снизит его нагрев и повысит КПД преобразования.
Либо можно обойтись улучшением теплосьёма с шунта при помощи толстого медного проводника:
На токе 5А температура шунта снизилась до безопасной величины.
Для снижения нагрева дросселя попробовал заменить кольцо из распылённого железа -26 на композитное высокочастотное T60 с материнской платы (материал неизвестен), провод 0,9мм 23 витка, индуктивность 18мкГн
Нагрев дросселя заметно снизился — его и оставил.
Добавил резистор 330 Ом последовательно в цепи обратной связи, чтобы токоограничение работало при минимальном выходном напряжении.
Окончательный вариант схемы получился такой:
Ради интереса, проверил форму напряжения на диоде при разном выходном напряжении, но одинаковом токе 1А
1В
3В
5В
8В
10В
12В
Примечательно, что ток нагрузки почти не меняет форму напряжения на диоде, поэтому нет смысла её показывать.
Переделанная плата успешно отработала сутки в режиме 5В 5А без заметной деградации и дрейфа параметров и настроек.
Дополнительно проверил работу схемы при входном напряжении 24V на выходном токе 5А при разных выходных напряжениях — проблем с перегревом и перегрузкой не обнаружено несмотря на выходную мощность до 110Вт (22В 5А).
Итоговые выводы:
— Без переделки и дополнительного охлаждения, плата безопасно вытянет максимум 2,5А-3А
— Штатный диод перегревается сильнее всех элементов и подогревает рядом расположенный конденсатор и микросхему, поэтому вынос его на радиатор очень помогает выжать из платы обещанные амперы.
— Хоть микросхема по спецификации и тянет 5A, но получить их надо ещё постараться.
— Охлаждение элементов радиатором через плату неэффективно, но вполне возможно.
— Отремонтировать и улучшить можно что угодно, но иногда это нецелесообразно.
Очень увлекательно читать Ваши обзоры.
Полагаю, даже при малой площади этих ушей эффективность охлаждения будет выше, чем через текстолит.
Лучше взять медную шинку хотя-бы 1мм толщиной
Но перегревается в основном диод, который лучше вынести с платы
Например для преобразования 12/5 индуктивность можно снизить даже до 10мкГн
Ещё лучше, если контроллер подстраивает частоту в зависимости от условий работы
Мастер… Что еще тут сказать
Добавление второго кольца вполне может решить проблему, однако найти кольцо большего размера обычно проще, чем подобрать второе такое-же
СПАСИБО!
Паяльным феном, или мощным паяльником с плоским жалом? До какой температуры допустимо её нагревать?
При необходимости, выпаять можно феном. Кратковременно можно нагревать до 260гр
Что бы Вы посоветовали на замену с хорошим теплоотводом и возможностью крепления к радиатору?
Когда Вы выпаивали ШИМ, там по всей площади пайка была, или только вдоль выступающего бортика теплоотводящей пластины?
Пайка естественно по всей площади.
Простым паяльником её нормально не выпаять — дорожки под лапками отвалятся.
По поводу выпаивания ШИМ.
Оцените, пожалуйста, мой план:
1. Закрыть термоотражающим скотчем ближние компоненты.
2. Узким соплом паяльного фена поочерёдно прогревать лапки ШИМ, одновременно подсовывая под них лезвие канцелярского ножа.
3. Подсунуть лезвие ножа под корпус платы со стороны лапок, и аккуратно прогревая феном выступающую кромку пластины отпаять корпус ШИМ.
Чего-то очень сложно.
Прикройте плату сверху фольгой (для теплоотражения) и неспеша грейте снизу
Через плату на ШИМ будет как раз 260?
Толстый наконечник такой: www.voelkner.de/products/10186/pri-x225.jpg
В течений распайки засововать лезвие в месте с нагревом радиатора. А ножки греются одновременно и всё само пойдёт, тока надо быстренько, чтобы не перегреть МС — «чип»
Я приобрёл вариант сабжа с платой индикации. Но при испытаниях на холостом ходу грешит вольтметр:
Причём, чем меньше напряжение, тем больше абсолютная погрешность. Если получится нарисовать схему, поможете с калибровкой?
если не горит — просто подождите…
Конечно, не горит, подожду! :)
2 проблема — закрепить ШИМ на радиатор
3 проблема — соединительные провода должны быть короткими, чтобы не влиять на работу на высоких частотах
опытным путём понятно, а формулой как…
ebay.com/itm/221562288967 нашел интересный аналог и более дешевый врооде
Хочу приспособить для питания колонки 5 В 2 А от литиевых банок (такие как в ноуте). Важен КПД, поэтому интересует:
1. как лучше соединить банки (есть 4 штуки в наличии), ведь от величины входа КПД преобразователя меняется.
2. Как рассчитать оптимальный дроссель.
В наличии имеются два кольца: с матплаты Т50-52 (по крайней мере судя по цветовой кодировке — зеленый+синяя полоса) и из блока питания T80-26.
Следующий вопрос: какой индуктивности достаточно при входном напряжении 24В? Регулировка выходного напряжения во всём допустимом диапазоне (1.4-22В).
Проводились ли испытания схемы при максимальном входном напряжении? Вопрос связан с тем, что по datasheet максимально допустимое напряжение для микросхемы 78L05 составляет 30В, в то время как допустимое входное напряжение всей платы указано 32В.
Ради интереса подсчитал рассеиваемую мощность на резисторе (1.25 Вт при максимальном токе 5А). В связи с этим вопрос: как надо изменить резисторы на входе ОУ при замене токоизмерительного резистора на меньший номинал?
Индуктивности 30-40мкГн вполне достаточно
Шунт менять нецелесообразно, т.к. выходной ток 5А в длительном режиме возможен только после серьёзной доработки охлаждения
По поводу шунта уже самостоятельно разобрался, поправьте если где ошибся. При максимальном токе напряжение падения на шунте должно сравняться с напряжением на делителе 71.5 кОм — подстроечник 10 кОм. На входе делителя 2.5 В. -> Для шунта 0,03 Ом первый резистор делителя должен быть ~156 кОм (из доступного — 160 кОм).
При замене шунта на 0,03 Ом, резистор должен быть сопротивлением около 125 кОм. Значение имеет напряжение на подстроечнике, а не на резисторе последовательно с ним
— не поделитесь решением?
;)
Но если интересно, то в апгрейде планировалось помимо указанной замены дросселя, диода и токоизмерительного резистора, заменить резисторы для установки тока и напряжения на такие и добавить панель измерения тока/напряжения. Так же была задумка отображения тока ограничения без подключения какой-либо нагрузки к преобразователю (на основе напряжения снимаемого с токозадающего потенциометра) для удобства использования подобного преобразователя в качестве зарядного устройства для литиевых аккумуляторов. Ну и конечно же разместить всё это в корпусе.
Но остался один вопрос (сорри, если покажется глупым): каков алгоритм настройки платы для использования в качестве зарядника Li-Ion акков? Если можно, поподробнее.
2. Выставить требуемый ток заряда аккумулятора во время заряда
И еще вопрос: а выставлять требуемый ток без нагрузки (т.е. непосредственно с выхода устройства) категорически нельзя?
если рабочий ток лампы больше требуемого тока заряда
Можно, но лучше подключить нагрузку, чтобы выходное напряжение не было нулевым
НО! Выходное ограничение тока то работает (и мне удалось его настроить на 350 мА), то нет (см.: тут). Причем происходит это случайным образом (~50/50). Я правильно понимаю: это совсем не нормально? И еще вопрос: не силен в англицком, поэтому не совсем понимаю, как мне при открытии спора указать, чтоб прислали новое устройство (или может сделать возврат средств, а Вы посоветуете продавца, у которого брали девайс?).
А если менять, то на какой, не подскажите?
Подскажите пожалуйста, можно ли менять на 3мм красный?
Можно ли каким-то образом использовать синий (добавив сопротивление?)?
Вообще почему именно красный, какая характеристика влияет? (кроме разного рабочего напряжения я у них не знаю разницы, но понимаю, что про красный сказано не просто так)
Вот что бывает, когда гуманитарии берутся за паяльник )
Замена на красный светодиод спасла, все работает.
Подскажите пожалуйста, на данном модуле вдруг перестала работать регулировка тока, потенциометры исправны. Единственное что сделал это вынес светодиоды на панель блока питания и заменил их на 3 мм, неужели из за этого пропала регулировка? Куда копать, что проверить?
pp.vk.me/c638929/v638929344/2f6ad/TUqb6FYnhfE.jpg
pp.vk.me/c638929/v638929344/2f6a3/yLEmxHixiJI.jpg
pp.vk.me/c637518/v637518344/271a0/i4WGoBNnI-8.jpg
Схемы в обзоре поправил
Спасибо
И какую дорожку Вы перерезали?
перерезанная дорожка показана на фотографии перед той на которую ссылались:
12-8=4
падение на 78l05 порядка 2 вольта. значит, надо питать 17-35 вольт?
зачем нужен стаб tl431? разве 78l05 плохо справляется? там надо 2,5 вольта. прежнее убрать, а к подстроечному резистору добавить резистор 10ком. tl431 это просто стабилитрон или я даташит недочитал?
1. Подстроечник не прецизионный
2. 78L05 так себе стабилизатор
Не всем требуется её постоянно крутить.
Проще на радиорынок съездить. Спасибо всем откликнувшемся
Или ноль (корпус) БП никуда больше не подключен?
Вообще, в компьютерных БП нельзя нагрузку подключать между + и -
не тронутый прибор работает верно. ну в смысле работает схема с ОУ — управление током.
ну блинн… тогда так:
напряжение регулировал паянным стабилизатором с выведенными регуляторами. пытался стабилизировать девственным екземпляром
выставил напругу 31 вольт. регулятор работает исправно, а вот индикатор при некотором режиме подвешивается. пришлось снизить до 29вольт
как драйвер для мощных светодиодов на 1.5А подойдет?
вы даташиты читали?
1) Вы ставите диод с предельной частотой 20кГц и заставляете ему гасить 300кГц…
2) зачем экспериментировать и ставить 40-27, если индуктивность должна быть 33
вот у вас и греется всё так сильно!
по схеме диод sk86 по номинало 1МГц и 8А — так что всё тут нормально! — просто снизить индуктивность до номинальных 33мкГн и будет работать. ну а если совсем уж хочется — ну поставить диод из серии sk на 12-15А и будет вам счастье
Индуктивность я снизил до 30мкГн
От 0В не сделать, минимум 0,8В
желтое с белой стороной диаметр наружний23мм, внутренний 14мм, толщина 9мм
желтое с белой стороной диаметр наружний27мм, внутренний 14мм, толщина 10мм
ну и стандартное кольцо(желтое с белой стороной) с этой платы наружный 13мм, внутрений 7мм, толщина 6мм
Мотать 22-24 витка проводом 1-1,2мм
Сгодится, подключать оба диода
Достаточно улучшить его охлаждение, как в обзоре
Так Георг Ом говорил.
Заодно проверить диод SK86
Почему сгорел — не знаю. Возможно, неправильно подключили аккумулятор (в обратной полярности). Вместо шунта можно временно подпаять кусок провода нужного сопротивления (0,05 Ом)
Когда выставляю напряжение 13в и ток 4.5А и подключаю галогенку с фары то напряжение сразу падает до 11.7—11.8, а когда отключаю нагрузку то востанавливается до заданного!
4005 и диод шотки вынесенны на радиатор, провода 1.5 квадрата длинна 5см.!
Заранее спасибо!
Реально без последствий можно вытянуть на заряд 75*0,85/13,8=4,6А
Но не факт, что поможет, т.к. ток задает не 4015, а шунт, операционник и переменник
поменял и всё норм
1)Стоит ли делать металлизацию под припаянной ШИМ для улучшенного отвода тепла с обратной стороны платы?
2) При такой конструкции будут ли ВЧ оседать на радиаторе (радиатор изолировать термоинтерфейсом)?
3) Актуальна ли вышеперечисленная доработка с отводом тепла, если преобразователем буду пользоваться только для ограничения тока до 2-3А без изменения выходного напряжения?
там и при 2а уже как то совсем при совсем неочень
даже в зарядном от шурика отказался оставлять на ней 1,25а ибо греется слишком и уменьшил до 1а
если убрать ваш порнограф с охлаждением и подложить под неё силиконовую термопрокладку в 1мм предварительно откусив и шлифанув выпирающие ноги и всё это дело на кулер от компа то там охлаждается всё с пол пинка притом при желании даже веньтиль можно не включать до 4а
а вот по замене дроселя соглашусь с вами т.к. он не смд и имеет всеволиш две маленькие точки соприкосновения с платой то тепло по проводам невысосеш из него в таком варианте
Красная зарядила 3-4 литиевых аккумулятора 12,6 (БП от ноута на 19V) и после(возможно или скорее всего от переполюсовки) успешно перестала выдавать ток под нагрузкой(напряжение регулировала). Итог — найден сгоревший токовый шунт. После замены шунта заработала, НО!!! при выпайке с платы всех 3-х SMD светодиодов(все 3 — красные) и припайке на проводах обычных светодиодов(для выноса на корпус зарядника) зеленого, желтого и красного цветов — работать перестала. Дневные танцы вокруг — не помогли. После перепайки красного на место токоограничивающего — плата запустилась, работает, регулирует. Подключил лампочку от авто на 12V-21W, ограничил ток на 1,6А. Включил тестер на вольтаж, второй, как амперметр и обнаружил 2(Два) не совсем понятных явления: — 1. При поднесении руки к СКРУЧЕННЫМ проводам до красного токоограничивающего светодиода — напряжение(и ток конечно) проседают на 1-2,5 вольта (0,1-0,25А). Как при игре на терменвоксе. При поднесении отверток, кусачек, и.т.д — изменений нет. (что за наводки так просаживают — не ясно)
2. При включении модуля и нагрузочной лампы на выход (диод работы зеленый внешний на проводах — светится, диод токоограничения красный внешний на проводах светится, т.к. лампа светит не в полный накал),!!! ГРЕЮТСЯ ОБА ЭЛЕКТРОЛИТА 470mkf/35V (полагаю градусов до 40-60С). Чз минут 15-20 нагрев электролитов снижается до ±30-40С (субьективно).
Нагрев XL4005,SK54, дросселя ± субьективно великоват, но разумен.
Тк плату собирадся поставить в подарочно-переделываемый зарядник старого шуруповерта(перевел аккумуляторы на литий), и отправить его за 4 часа лета самолетом, то хотелось бы понять, что происходит с платой и исправить чудеса до отправки.
… Да, на синей плате при подаче питания после подключения аккумулятора «выстрелила» XL4005. Ее кусок вылетел с дымком и хлопком. Теперь ждет или микросхемы или забвения в коробке.
Внимательно прочел всю тему. Спасибо ТС за разбор полетов.
У меня ситуация такая. Купили такую платку год назад. Руки только сейчас дошли до нее.
После подключения, на выходе имею нули по току и напряжению. Светодиод ближний к out- светится. На регулировку переменниками не реагирует. Диод и шунт целые.
Куда смотреть?
Заранее спасибо.
Проверить напряжение на 2 пине шимки
На выходе стабилизатора 5.08в.
Обратная связь на 2 ноге х4005 понулям, а должно быть 0.8в…
все таки диод шотки?
светодиод около шимки не зажигается тестером, может он?
В итоге КПД будет конечно выше чем у линейника, но цена однозначно будет приличной.
Но вот чтобы готовые преобразователи…
aliexpress.ru/item/4000106239495.html
ТОГДА Я ВСЕМ РАССКАЖУ ЧТО ОН ОБМАНЩИК И НЕ КУПЛЮ У НЕГО НИЧЕГО БОЛЬШЕ, не дам солдатиков и отберу спички :))
Проверил-24в на вход, 5а нагрузка-держит, КЗ и -БАБАХ- кусок микросхемы просто улетел в никуда, купил другую, посмотрел схемотехнику, ничего необычного не понял- поставил, на КЗ(при полной нагрузке- типа-120вт), больше не проверял- работает 3 года- нагрев ощутимый(60-90), спасибо за глубокий обзор- уже разбираю этот БП-сделаю как надо…
На мой взгляд, такой способ рационален и не требует существенного увеличения габаритов.