Переделка цепи питания RTC у UT181A или как мелкий диод спас мультиметр

У мультиметра Unit UT181A есть по своему полезная вещь, встроенные часы реального времени, но вот выяснилось что есть у них глюк, а если говорить точнее, то глюк у моего экземпляра мультиметра. Но возможно кто-то еще столкнется с подобной проблемой (не обязательно в мультиметре) и о её варианте решения я сегодня и расскажу.



Вообще я не знал как правильно назвать то, что мне пришлось делать, вроде на доработку не тянет, схема ведь осталась без изменений, как ремонт, так тоже не подходит, мультиметр ведь по сути работает.

Напомню, несколько лет назад купил я себе новый мультиметр и даже написал его обзор с тестами. Тогда я в обзоре писал, что пришел он с севшей батарейкой. Помню что писал продавцу, в итоге даже вернул небольшую денежку, заменил батарейку и на этом успокоился.


Но как же я ошибался, оказалось что через относительно небольшое время, может пол года, может меньше или больше, но батарейка опять разрядилась. В итоге в некоторых моих обзорах вы периодически могли видеть какие-то дикие даты, причем они могли быть разными.


В какой-то момент мне это конкретно надоело и решил я разобраться в чем проблема. Узел RTC построен на базе чипа SD2068.


Полез я в интернет и нашел его даташит из которого следует, что изначально задумано питание через два входа, вывод 3 от резервной батареи и вывод 8 от основной цепи питания.
Прозвонив выводы чипа выяснил, что на самом деле вывод 3 подключен к земле, а к выводу 8 через два диода подключена батарейка и основное питание, которое появляется когда мультиметр включен.


Полный даташит не нашел, зато выяснилось что у этого чипа есть брат близнец под названием BQ32000 и в даташите указано что хочет он по основной цепи питания аж целых 100мкА.
Вообще 100мкА это действительно много, например типовая емкость элемента 2032 составляет 210-240 мАч, соответственно при таком токе она разрядится через 100 дней.


Решение само лезло в голову, отключить плюс батарейки, поднять вывод 3 и подключить к нему резервное питание. Сделал, но облом, получил ситуацию, когда я даже не мог выставить время, т.е. захожу в настройки, выставляю, нажимаю ОК, а время не меняется, вернее изменения не сохраняются. Пришлось вернуть все как было.


Далее пришлось просить «помощь зала», я обратился с вопросом по поводу часов к двум пользователям данного прибора и задал им один и тот же вопрос, а как у вас идут часы?
Оба человека отозвались очень быстро и ответили что у них все отлично.

Так, значит получается что проблема именно у меня. Далее в общении так получилось, что один из пользователей провел замеры тока потребления у себя и дал ссылку на даташит BQ3200 и SD2068, а второй пользователь дал ту информацию по SD2068, которой у меня не было.

Выяснилось, что в полном виде схема из даташита SD2068 выглядит куда как интереснее, есть вариант подключения как в мультиметре, т.е. питание только через основной вход и с диодной развязкой. У меня в даташите этой схемы не было.


Кроме того оказалось что ток потребления по основному входу должен быть в диапазоне 1.2-1.5мкА при работе только часов и 40-120мкА при передаче данных, опять же, в том даташите что нашел я, этой таблицы не было…


Поначалу была мысль, что попался чип с большим потреблением и даже подумывал купить новый. Нашел на Али этот RTC, стоит относительно недорого, но продается лотами по 5 или 10 штук и даже порывался купить, но потом вспомнил что один из пользователей у себя получил ток от батарейки 1,33мкА.
Замерил в своем:
Тестер выключен, ток 25мкА
Тестер включен, ток -15мкА

Да, вам не показалось, ток течет в сторону батарейки, но ведь он может также точно течь в сторону мультиметра через второй диод.

1, 2. Выпаиваю чип и получаю ток примерно 30-32мкА даже без него и постепенно ток падает.
3. Ради интереса чуть чуть подогреваю место установки чипа паяльником, не прикасаясь к самой плате, ток опять растет.
4. Жду когда плата остынет, ток около 26мкА без чипа, выше у меня было 25мкА с чипом, с учетом разной температуры или еще чего-то получается, что основное потребление дают утечки диодной развязки.


Диоды находятся на другой стороне платы, под дисплеем. Тот что ближе, отвечает за питание от основных цепей, а который глубже, за питание от батарейки.
Сначала заменил тот, что отвечает за питание от основной цепи, это можно сделать даже не снимая дисплей.


Для замены использовались диоды LL4148, ссылка на них в заголовке обзора.
Эти диоды немного длиннее установленных, для наглядности приведу в качестве примера и другие диоды:
1. BAT42
2, 3. КД522, вверху с привычной маркировкой широкая+две узких полосы, ниже маркировка другая, широкая полоса + точка.
4, 5. Пара 1N4148, но в немного другом цветовом оформлении, предположительно от Philips
5, 6. Банальные 1N4148 с радиорынка, такие же вы скорее всего купите и на алиэкспресс.
7. LL4148
8. Те что выпаял из мультиметра, что за диоды так и не определил, маркировка SD.

Кстати есть диоды еще меньше, если LL4148 идет в корпусе SOD80, то есть и MCL4148, параметры похожи, но корпус MicroMELF. Также есть 1N4148W в таком же корпусе как были родные, SOD-123, не говоря о 1N4148WS в SOD-323, 1N4148WT в SOD-523 и конечно MMBD4148 в SOT23. Вообще 4148 наверное самые популярные и распространенные диоды в мире, потому и вариантов корпусов просто море.


В итоге мой 61E вообще не регистрирует какой либо ток, после установки чипа ток потребления 1.22мкА!
Как было видно на фото выше, стояли диоды с маркировкой SD, я нашел только диоды от Vishay S1D, но они больше размером, на 200 вольт и 1 ампер, явно не то.
Прозвонка тестером показала падение на них около 0.12 вольта, что похоже на диоды Шоттки. И вот здесь возможно кроется проблема, диоды Шоттки очень хорошие, но у них часто есть недостаток, большой ток в обратном направлении и для данного применения они не подходят.



Также есть и вторая проблема. Я бы мог оставить старый диод в цепи батарейки, но дело в том, что тогда чип будет всегда питаться от неё, так как падение на диоде от основной цепи будет явно больше, чем от резервной.
Соответственно надо заменить и второй диод, оба диода 1N4148, как и указано в даташите.

Имеем 2.717 вольта на чипе и 2.991 на батарейке, она довольно старая.


При питании от основной цепи до диода 3.283 вольта, еще во время замены диодов присмотрел на плате удобную точку для измерения, левее и ниже батарейки.
На чипе RTC при этом 2.988 вольта, ток в цепи резервной батарейки равен нулю.


Здесь мне стало любопытно и я захотел измерить основные параметры установленных диодов.
Результаты проверки в режиме измерения переходов полупроводников.
1. Из мультиметра
2. LL4148
3. 1N4148 с радиорынка
4. 1N4148 в другом цвете
5. КД522, привожу один вид так как результаты были одинаковы
6. BAT42

Видно что у выпаянного диода падение какое-то сильно уж маленькое даже для диодов Шоттки, для примера BAT42 также является диодом Шоттки, но падение на нем заметно больше.


Тоже тест падения, но уже при токе 50мА.


А это то, что я хотел узнать, ток утечки. Порядок тот же что на фото выше, единственная разница, первый диод проверялся при обратном напряжении 15 вольт, остальные при 20 вольт. Сделано это было потому, что насчет паспортного обратного напряжения в первом случае не было данных и я не хотел его спалить раньше времени.

Да, 80мкА это как-то очень уж много, BAT42 показал значительно меньше, 0.14мкА, не говоря про обычные диоды, там обратный ток составлял 0.01-0.04мкА, причем реально думаю еще меньше, так как измерение проходило на пределе возможностей мультиметра.

Что сказать, по своему родные диоды классные, просто на мой взгляд они стоят не на своем месте, но могут быть полезны в других применениях. Мне даже стало любопытно, что это вообще за диоды, может кто-то узнает их.


Но исследовательский зуд погнал меня дальше, купил в ближайшем магазине новую батарейку размера 2032, оказалось что напряжение на ней почти как от основной цепи, 3.225 вольта, разница всего 60мВ.
Соответственно возможна ситуация, когда под большей нагрузкой падение на диоде основной цепи увеличится и он начнет питаться и от резервной, что и произошло в данном случае, но ток получился всего 0.3мкА, думаю не критично, хотя и впритирку.


На этом доработку можно считать завершенной, часы работают, ток от батарейки с 25мкА упал до 1.2мкА, т.е. в 20 раз.


Выводы.
Думаю что изначально производитель поставил диоды Шоттки с целью уменьшить падение в этой цепи, хотя реально там с головой хватает и обычных 4148, пошли жалобы, стали ставить 4148, все пришло в норму. Ну а мне просто не повезло купить прибор как раз из этой партии, но возможно у кого-то тоже такая беда, потому и решил опубликовать описание проблемы, вдруг пригодится.

Следующим шагом хочу заменить встроенный аккумулятор на что-то более новое, возможно размера 18650, хотя там есть свои сложности, 18650 если и влезет, то с большим скрипом :(

И конечно огромное спасибо пользователям infino и electronus, потому как без их помощи починить прибор было бы сложнее.