Jak sprawdzić stabilizator LM2596?

[enikan]

Przepaliłem przetwornicę. Już kupilem nową, ale na tej uszkodzonej postanowiłem poeksperymentować, czy czasem tego nie naprawię.

Wylutowalem wszystkie elementy. Cztery kondensatory, opornik, dioda i potencjometr w pomiarach wyglądają na sprawne. Tylko cewki nie mam czym sprawdzić. Jedyne co wiem to że przewodzi.

Został stabilizator LM2596S. Odlutowałem mu nóżki i nie wiem co dalej. Da się to w ogóle sprawdzić zwykłym multumetrem? Ktoś doradzi?

[H1M4W4R1]

Zgodnie z dokumentacją (str. 9) testuje się ją na pełnym obwodzie - działa albo nie działa (taki żarcik). Ewentualnie możesz spróbować metody porównawczej zgodnej z CLEAR, ale do tego potrzebujesz zarówno sprawnej przetwornicy jak i dużo cierpliwości tudzież oscyloskopu, bo metoda nie jest prosta... Polega na przepuszczeniu zmiennego napięcia pomiędzy pin a GND na odłączonym układzie i wykreśleniu V(I) oraz porównaniu w zakresie zadanej tolerancji (zwykle 5%). Nie wykrywa wszystkich usterek, ale jest bardzo szybką metodą, dlatego niektórzy zaczęli ją stosować.

Edytowano Kwiecień 1, 2021 przez H1M4W4R1

[enikan]

Ooo Panie... kosmos... takie testy to ja może za sto lat będę mógł wykonać... na razie to ani oscyloskopu ani zrozumienia większości pojęć. Miałem nadzieję, że to będzie prostrze... jak z diodami, kondensatorami itp.

Dzięki za sprowadzenie na ziemię 😀

Sprawdzę jeszcze raz te kondensatory elektrolityczne, bo nie wiem czemu multimetr nie za każdym razem je ładował, po tym polutuje na nowo i jak nie ruszy to hasiok.

[marek1707]

Jeśli "spaliłeś przetwornicę", to dużo by dało gdybyś napisał jak tego dokonałeś. Czy za wysokie napięcie na wejściu (ale to raczej trudne w przypadku dużego Simple Switchera), czy odwrotnie je podłączyłeś albo może do wyjścia? Bo na zwarcie na wyjściu układ jest odporny, chyba że chińczycy źle moc strat policzyli w takim wypadku i przegrzała się cewka (to także bardzo trudne - to najbardziej odporny element na płytce, nie licząc laminatu) lub dioda (to już bardziej) albo sam chip (jeśli miał szczątkowy radiator a w zasadzie nie widzę tu żadnego). Ja bym założył, że najprościej zniszczyć główny tranzystor. Tam w środku między pinami VIN a OUTPUT jest duży, kilkuamperowy npn. Pomiędzy tymi nóżkami na gołym scalaku nie powinno być przejścia w żadną stronę. Potwierdzenie tego nie oznacza jednak, że tranzystor nie upalił się na rozwarcie lub nie odparowało połączenie pinu do struktury (bonding). To możesz sprawdzić poprzez przyłożenie czerwonego plusa multimetru ustawionego na test przejścia diodowego do pinu GND i sprawdzenie czy na każdej z nóżek jest przejście w granicach 500-800mV własnie do masy (radiatora). To test diod pasożytniczych, które są naturalną separacją układu od podłoża krzemowego, podłączonego zwykle do pinu o najniższym potencjale - czyli tutaj do GND. Nie jest to w 100% pewne w przypadku układów analogowych, bo konstruktorzy mogli zrobić izolację tlenkową, ale to rzadkość. Także sprawdź brak przejścia w obie strony na tranzystorze oraz istnienie diod do podłożowych. Możesz także sprawdzić obecność dzielnika napięcia (rezystancja 2.5k w przypadku wersji adjustable) między pinem FB a GND (plus oczywiście dioda anodą do masy więc mierz tym razem plusem miernika do pinu FB) . Na stronie 11 w tym dokumencie masz schemat blokowy, może jeszcze na coś wpadniesz. Nie jest to dokładnie to co jest w środku (bo to tajemnica firmy, od dawna nikt nie publikuje co ciekawszych prawdziwych schematów wewnętrznych), ale daje jakieś pojęcie o strukturze chipu:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2596.pdf

Poszukam czy mam jeszcze jakieś 2596 z dawnych czasów moich początków zabaw w zasilacze impulsowe (bo to jednak stary scalak jest), to pomierzę go i dam znać.

A "mądrymi" radami lepiej się nie przejmować. Wiedza internetowa pozyskana w 17 sekund tak właśnie wygląda - na bełkot.

Edytowano Kwiecień 1, 2021 przez marek1707

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[enikan]

Po mału zdanie po zdaniu musze przeanalizować co radzisz, ale trochę mi zejdzie...

Tymczasem napiszę jak uszkodziłem. Otóż zastanawiając sie nad czymś podłączałem sobie do tej przetwornicy żarowki od auta - takie 12V i 21W. Było ok, ale przy jednej żarówce źle przeczytalem mikro cyferki i okazało sie że podłączyłem taką co była na12V i 55W. Z przetwornicy w tej samej sekundzie usłyszałem "pstryknięcie" i już było po niej...

PS. Tranzystora na niej nie ma, to prosty układ (bieda-wersja):

 

[marek1707]

Jak już piszesz, to wszystko co tylko przyjdzie Ci do głowy, bo wszystko może być ważne: z czego zasilałeś, jakimi kablami, jak długimi, ile ustawiłeś na wyjściu itp. 

Żarówka tuż po włączeniu wygląda jak prawie zwarcie. Dopiero po kilkudziesięciu ms nagrzewa się i rezystancja robi się znamionowa. Instalacji samochodowej to nie robi a ta przetwornica ma wbudowane zabezpieczenia. Niestety bazują one na otoczeniu: dobrze dobranej indukcyjności i prądzie nasycenia cewki. Jeżeli ten element jest za słaby (rdzeń się nasyca), prąd rośnie w sposób niekontrolowany i kicha. Kolejny stopień swobody to napięcie wejściowe i wyjściowe - dana indukcyjność użyta na płytecze obejmuje tylko niewielki wycinek tych napięć w spsób optymalny. Im dalej od tego "złotego środka" tym gorzej. To, że scalak ma napisane, że działa od powiedzmy od 5 do 40V to nie znaczy, że w tym konkretnym schemacie tak będzie. Generalnie: taka płyteczka to nie zasilacz laboratoryjny, do którego możesz podłączać sobie żaróweczki, oporniki czy inne zabawki i zawsze będzie OK. To układ zaprojektowany do włączenia mu zasilania już z dołączonym obciążeniem i ciągłego działania. Na drugi raz najpierw montujesz cały układ a dopiero potem podłączasz napięcie wejściowe. Potem je odłączasz, modyfikujesz i podłączasz zasilanie ponownie. Moduł ma tzw. soft-start więc krzywdy w ten sposób mu nie zrobisz, najwyżej nie ruszy. A dołączając z nienacka (jest takie słowo nienacek? a może znienacka? albo z nie nacka?) dziwne rzeczy - i owszem.

Być może scalak/tranzystor został załatwiony napięciowo, z indukcyjności kabli i skoku prądu, ale musisz wszystko dokładnie opisać. 

Edytowano Kwiecień 1, 2021 przez marek1707

[PiotrekEl]

Chodziło o tranzystor "w środku" stabilizatora;)

Otwierasz datasheeta i szukasz na "block diagram" co tam jest mierzalnego.

Jak pyknęło to to pyknięcie jest diagnozą 😄

[enikan]

@marek1707 @PiotrekEl @H1M4W4R1 
Dziękuję Panowie za poświęcony czas. Jeszcze mi trochę zejdzie zanim kompletnie przeanalizuję porady jakie napisaliście. Przydadzą się na przyszłość 😉

Sprawę tej przetwornicy jednak można już zakończyć. 
Pin 3 i 2 w tym (odlutowanym) LM2569S są zwarte 🥴


 

2 godziny temu, PiotrekEl napisał:

Chodziło o tranzystor "w środku" stabilizatora;)

Racja, wygłupiłem się 😄
@marek1707 tyle tekstu zapodał, że za pierwszym razem niewiele zrozumiałem...
W sumie to nadal niewiele rozumiem 😄
 

Ale żeby nie zostawiać pytań bez odpowiedzi, to opiszę trochę dokładniej co mi się przydarzyło:

2 godziny temu, marek1707 napisał:

z czego zasilałeś, jakimi kablami, jak długimi, ile ustawiłeś na wyjściu itp. 

Zasilacz laboratoryjny o wydajności prądowej max 3A. Przetwornicy podałem 15V i to w sumie jest max dla tego zasilacza. Kable krokodylkowe 70cm, żyłki grube na jakieś 0,5mm. Na wyjściu przetwornicy było ustawione 12V.
Ta nieszczęsna żarówka 55W była sprawna, bo "z ciekawości" 🤪 podłączona do samego zasilacza, nie robiła żadnych cyrków.

2 godziny temu, marek1707 napisał:

Być może scalak/tranzystor został załatwiony napięciowo, z indukcyjności kabli i skoku prądu, ale musisz wszystko dokładnie opisać. 

Fajnie było by się dowiedzieć, co było błędem żeby tego nie powtarzać... ale niestety więcej sobie nie przypomnę, bo to dawno było. Dopiero po kilku tygodniach postanowiłem wrócić do tematu. I chyba dobrze, bo wiele innych spraw dzięki temu zrozumiałem.

2 godziny temu, PiotrekEl napisał:

Otwierasz datasheeta i szukasz na "block diagram" co tam jest mierzalnego.

Niestety są nikłe szanse, aby ja ten diagram rozkminił 😆 

Zapytałem tutaj bo miałem nadzieję, że to będzie proste jak z testem pojedynczej diody czy też kondensatora - w sumie to w moim przypadku takie się okazało, tylko, że wcześniej wykonałem tysiąc niepotrzebnych czynności.

2 godziny temu, marek1707 napisał:

Na drugi raz najpierw montujesz cały układ a dopiero potem podłączasz napięcie wejściowe. Potem je odłączasz, modyfikujesz i podłączasz zasilanie ponownie. Moduł ma tzw. soft-start więc krzywdy w ten sposób mu nie zrobisz, najwyżej nie ruszy

Zapamiętam!

 

[enikan]

@marek1707 @PiotrekEl @H1M4W4R1 
Dziękuję Panowie za poświęcony czas. Jeszcze mi trochę zejdzie zanim kompletnie przeanalizuję porady jakie napisaliście. Przydadzą się na przyszłość 😉

Sprawę tej przetwornicy jednak można już zakończyć. 
Pin 3 i 2 w tym (odlutowanym) LM2569S są zwarte 🥴


 

4 godziny temu, PiotrekEl napisał:

Chodziło o tranzystor "w środku" stabilizatora;)

Racja, wygłupiłem się 😄
@marek1707 tyle tekstu zapodał, że za pierwszym razem niewiele zrozumiałem...
W sumie to nadal niewiele rozumiem 😄
 

Ale żeby nie zostawiać pytań bez odpowiedzi, to opiszę trochę dokładniej co mi się przydarzyło:

4 godziny temu, marek1707 napisał:

z czego zasilałeś, jakimi kablami, jak długimi, ile ustawiłeś na wyjściu itp. 

Zasilacz laboratoryjny o wydajności prądowej max 3A. Przetwornicy podałem 15V i to w sumie jest max dla tego zasilacza. Kable krokodylkowe 70cm, żyłki grube na jakieś 0,5mm. Na wyjściu przetwornicy było ustawione 12V.
Ta nieszczęsna żarówka 55W była sprawna, bo "z ciekawości" 🤪 podłączona do samego zasilacza, nie robiła żadnych cyrków.

4 godziny temu, marek1707 napisał:

Być może scalak/tranzystor został załatwiony napięciowo, z indukcyjności kabli i skoku prądu, ale musisz wszystko dokładnie opisać. 

Fajnie było by się dowiedzieć, co było błędem żeby tego nie powtarzać... ale niestety więcej sobie nie przypomnę, bo to dawno było. Dopiero po kilku tygodniach postanowiłem wrócić do tematu. I chyba dobrze, bo wiele innych spraw dzięki temu zrozumiałem.

4 godziny temu, PiotrekEl napisał:

Otwierasz datasheeta i szukasz na "block diagram" co tam jest mierzalnego.

Niestety są nikłe szanse, aby ja ten diagram rozkminił 😆 

Zapytałem tutaj bo miałem nadzieję, że to będzie proste jak z testem pojedynczej diody czy też kondensatora - w sumie to w moim przypadku takie się okazało, tylko, że wcześniej wykonałem tysiąc niepotrzebnych czynności.

4 godziny temu, marek1707 napisał:

Na drugi raz najpierw montujesz cały układ a dopiero potem podłączasz napięcie wejściowe. Potem je odłączasz, modyfikujesz i podłączasz zasilanie ponownie. Moduł ma tzw. soft-start więc krzywdy w ten sposób mu nie zrobisz, najwyżej nie ruszy

Zapamiętam!

P.S.
@marek1707 Zastanawia mnie jeszcze jedno. Czy z takimi przewodniczkami, to taki właśnie standard? Że jak się je najpierw włączy, a dopiero po tym dołącza odbiorniki, to grozi uszkodzeniem? Bo bawię się w montaż zasilacza - ot tak sobie, chociaż mam laboratoryjny (i zadaję o to pytania w innym temacie). I teraz zaświtało mi w głowie, że to chyba wybitnie daremna robota, bo przecież nie wyrobię z dokupywaniem nowych przetwornic 🤔

[marek1707]

Nie ma że "na pewno coś", albo że "nigdy coś". Musimy rozmawiać o konkretnym przypadku, obejmującym typ scalaka, jego otoczenie (indukcyjności, pojemności), źródło zasilania, typ podłączonego odbiornika i jeszcze parę innych rzeczy. A ponieważ liczba tych stopni swobody jest duża i w zasadzie nieogranialna, dobrym i bezpiecznym sposobem postępowania jest procedura jaką opisałem. Jeśłi zajrzysz do pierwszego lepszego podręcznika projektowania zasilaczy impulsowych to zobaczysz, że te układy projektuje się pod bardzo konkretne warunki. Owszem sam scalak jest uniwersalny w sensie zakresu napięć i pradów, ale już obliczenia elementów prowadzisz pod kątem jakiegoś założonego zakresu napięć wejściowych, napięcia wyjściowego, zakresu prądów obciążenia itp. Nie wspominając o warunkach środowiskowych. Chińczyk siedzący w swojej szopie (to żart) nad kolejnym modułem, który zaraz jego fabryka w szopie obok (także żart) wyprodukuje w milionie egzemplarzy nie jest nadczłowiekiem i także musi stosować zasady fizyki, a te są nieubłagane. Coś tam więc liczy, buduje, testuje, poprawia aż wyjdzie mu optymlany (kosztowo, funkcjonalnie, czasowo, elementowo) projekcik na którym da się jeszcze zarobić. I taki układ z definicji nie może pokrywać pełnego spektrum warunków do jakich zaprojektowano np. główny scalak. Dlatego nie można bezrefleksyjnie wierzyć w dane przepisywane wprost z kart katalogowych układów, bo nie przenoszą się one na parametry całej przetwornicy. Im dalej od punktu (zestawu U_in, U_out, I_out) w jaki celował konstruktor, tym będzie gorzej: dopuszczalny prąd będzie mniejszy, stabilizacja będzie gorsza lub zabezpieczenia będą działały słabiej. A już na pewno nie jest tak, że gdzieś (nawet w idealnym punkcie, celu projektowym) spełniane są jednocześnie wszystkie obietnice producenta dot. napięć, pradów czy mocy. 

Do tego przydałoby Ci się trochę wyczucia jeśli chodzi o używanie elektroniki. Przetwornica obniżająca tego typu jaki tu pokazałeś potrzebuje sporego zapasu napięcia do pracy. Najlepiej czuje się, gdy ma go 100% tj. gdy 12V robisz z 24V. Gdy podłączyłeś tylko 15V a wyjście ustawiłeś na 12V, to to już na dzień dobry jest źle. Tylko 3V zapasu - a przecież tylko z tego jest ładowana energią cewka podczas cyklu aktywnego PWM. Wypełnienie jest zatem od razu duże i nie ma "marginesu" na regulację napięcia. Przetwornica już jest zagłodzona i działa na granicy wydolności. Jeśli do tego dodamy tylko 3A wydajność zasilania i podłączenie obciążenia, które na starcie robi zwarcie to masz przepis na katastofę. Po podłączeniu mocnej zimnej żarówki potrzebny był spory kop prądu by ją nagrzać, ale skąd go wziąć? Napięcie wejściowe zaczęło spadać, więc wyjściowe także, układ regulacji zgłupiał i otworzył tranzystor na full. Niestabilne warunki na wejściu spowodowały zakłócenie wpracy układu zabezpieczającego i ten nie wyłączył klucza gdy prąd wzrósł powyżej 4-5A co zabiło układ. W momencie gdy obciążenie jest włączone na stałe a Ty dołączasz zasilanie od strony wejścia, scalak może sam kontrolować co robi. Ma wbudowany miękki start więc uderzenie prądu jest "zmiękczone". Jeśli podczas takiego spokojnego rozpędzania okaże się, że na wyjściu jest zwarcie lub obciążenie przekraczające możliwości układu, przetwornica przejdzie w stan zabezpieczenia prądowego chroniąc własny tranzystor. Na pewno odróżniasz zasilacz laboratoryjny w postaci dużej skrzynki za 500zł od przetworniczki za 5zł. To nie jest to samo i nie do tego samego służy. Małe moduły sa przeznaczone do zasilania stabilnych i podłączonych na stałe odbiorników. I nawet wtedy dobrze jest choćby oszacować czy akurat ten typ, z tym scalakiem i tymi elementami nie będzie pracował w skrajnie trudnych dla niego warunkach. Hasło "przetwornica" nie jest nazwą leku na wszystko i nierozsądnym jest oczekiwać, że taki lek (jeśli istnieje) będzie kosztował 5zł.

Już o tym niedawno pisałem, ale chyba warto powtórzyć: elementy łańcucha zasilania powinny rosnąć w miarę posuwania się od wyjścia do wejścia, tj. każdy poprzedni blok powinien być mocniejszy od następcy z odpowiednim zapasem. Jeśli masz żaróweczkę 55W, to oczekujesz mocy 55W (12V/4A). Jej przetwornica powinna zatem umieć dostarczyć 12V/6-8A w stanie ustalonym i być bardzo odporna na uderzenia zwarciowe, bo to cecha żarówek. Na wejściu zatem powinieneś postawić źródło o mocy min. 80-100W także dobrze radzące sobie z impulsami prądu o wielkości np. 5-10x tego co w stanie ustalonym żarówka wciąga, czyli np. akumulator 24V z ciążarówki lub spory zasilacz. Jeśli tego nie spełniasz, to zaczynasz eksperymentować z drugorzędowymi cechami układów (o których nic bez pomiarów nie wiesz i żaden chińczyk Ci tego nie napisze): ich odpowiedzią na impulsy, odpornością na zwarcia, na niestabilność zasilania wejściowego, czasy reakcji i w zasadzie trochę w ciemno przeprowadzasz eksperyment pt. "Co się pierwsze spali?". Osobiście widzę, że za nagłą dostępnością i niską ceną modułów przetwornic DCDC nie idzie żadna wiedza i jeśli kończy się jak w Twoim przypadku, to pół biedy (i kilka złotych w plecy), ale jeśli płyteczka zasilała coś droższego (albo wciąż zasila ale urządzenie działa źle i nikt nie wie dlaczego) to problem jest znacznie poważniejszy. Na domiar złego tanie, chińskie moduły bazują na historycznych już dzisiaj scalakach przetwornic impulsowych, mało elastycznych i wyposażonych tylko w podstawowe mechanizmy zabezpieczeń. Za to niewiele droższych od piachu z jakiego te chipy zostały zrobione.. To nie jest wadą samą w sobie, ale jakto mówią "there's no free lunch" (czy jakoś tak) więc dostajesz urządzenie o cechach i możliwościach za jakie zapłaciłeś - warto o tym pamiętać.

[enikan]

@marek1707

Przeczytałem. Wszystko. Niektóre zdania po kilka razy...

Jakbym Cię kiedy spotkał, to skrzynka piwa, to będzie dużo za mało... 😄