Ще одне маленьке інженерне розслідування або плач Ярославни

«Я знав, що буде погано, але не знав, що так скоро» (В. Цой)
Не знаю, що послужило причиною написання даного поста, напевно, просто наболіло, але конкретним спонукальним мотивом стало дві події — одне З-ЗА кордону, а інше вітчизняного походження. Невідомо, яке гірше, але про це судити читачеві, так що почнемо.

Все почалося з того, що один з виробів нашої фірми не стало включатися при зниженій температурі. Оскільки використовуваний у даному виробі модуль живлення фірми Murata вже раніше застосовувався в інших виробах і проблем не створював, довгий час приставали саме до нашої платі. Однак, після того, як були відкинуті всі можливі пояснення (у результаті перевірок і эспериментов), останній залишився варіант і є правильним, яким би він не здавався малоймовірним (метод Шерлока Холмса).

Тобто було висловлено припущення, що справа дійсно в стандартному модулі від відомої фірми. І дійсно, експерименти показали, що модуль живлення при певних значеннях вхідної напруги (перебувають усередині галузі працездатності) і певних значеннях температури модуля (теж межах допустимих) не може включитися при роботі на ємнісне навантаження, перевищує певне значення (і при цьому майже на порядок не дотягувала до максимально допустимої).

З'ясувалося, що це властиво не конкретного модуля, а всієї партії, принаймні 10 модулів, які ми перевірили, дали однакову картину. Більш того, в процесі вищеописаних випробувань, тобто перебуваючи глибоко всередині допустимих умов експлуатації, 3 модуля вийшли з ладу безповоротно. Звичайно, було б вкрай цікаво досліджувати в таких режимах модулі зі старих партій, але до того моменту вони вже були недоступні, оскільки знаходилися в давно відвантажених виробах, тому було припущено, що зміни в поведінці пов'язані з якими-небудь змінами при виробництві даних модулів.

Дії наші були цілком однозначні — поставили до відома дилера і стали чекати прибуття його представника для проведення спільних досліджень. Ну а поки чекали, вирішили все-таки спробувати розібратися в подіях самі. Спростили схему до межі. Отже, до виходу досліджуваного модуля живлення підключаємо електролітичний конденсатор номіналом 2*680 мкф паралельно з резистором 56Ом і дивимося осцилографом форму напруги на ньому.

Спостерігаємо таку забавну картинку (знову якісь непонятки з квітами, ну да ладно):

"

Отже після подачі живлення модуль починає видавати на вихід требуеое напруга. Але якщо він спробує подати на вихід стрибок напруги, то для цього потрібно нескінченно великий миттєвий струм, оскільки на виході у нас конденсатор, напруга на якому не може збільшитися стрибкоподібно. В реальному світі, звичайно, не потрібно нескінченно великий, але досить значний струм.

Оскільки модуль розрахований на цілком конкретне значення видається струму, то в ньому реалізований захист від перевищення вихідного струму (зазвичай 110-120% від максимального), вона спрацює в момент видачі цього значно струму і автоматично вимикає джерело. Для того, щоб таке не відбувалося, модуль оснащений схемою м'якого пуску, яка в початковий момент обмежує значення видається струму на рівні істотно меншому робітника ( і, відповідно, максимального), а потім протягом певного часу починає цей струм плавно підвищувати, що добре на графие видно, наростаючий фронт явно прискорюється.

Коли струм досягне максимально допустимого значення, спрацює схема захисту і модуль відключитися. Час наростання склало 2,5 мсек, що замало, але допустимо. Правда, за осцилограмме виходить, що цей струм склав всього лише 5А, що знову-таки замало для модуля з вихідним напругою 5В та потужністю 50Вт, але це друге питання. Принаймні з переднім фронтом вихідного напруга все зрозуміло.

Така поведінка джерельно харчування характерно при роботі на високу ємнісне навантаження, при цьому ми спостерігаємо характерні сходинки — конденсатор зарядився до певного значення, модуль відключився, витримав паузу, спробував знову включитися, напруга на конденсаторі не встигло впасти до нуля, тому початковий струм істотно менше, ніж у перший раз і захист спрацьовує пізніше, при цьому конденсатор ще подзарядился і за 2-3-4 таких циклу напруга вийшло на номінал і далі через конденсатор йде тільки струм витоку, практично не впливаючи на роботу модуля. Саме так вели себе в подібній схемі модулі харчування вітчизняного виробника, про якого пізніше, і все було добре.

Але на осцилограмме ми бачимо дещо іншу картину — конденсатор заряджається, захист спрацьовує, модуль відключається, АЛЕ після цього напруга на конденсаторі різко зменшується, при цьому струм розряду перевищує струм заряду на порядок — майже вертикальний спад. При цьому напруга зменшується до 0, новий цикл заряду повторює перший і ми ніколи не виходимо на робочий режим.

На жаль, схем на свої модулі фірма не надає і ми змушені вступити на хиткий грунт здогадок і припущень. Що може бути причиною такої поведінки? Відповідь, мені здається логічним, наступний. В даний час у вихідних каскадах трансформаторних джерел живлення прийнято застосовувати замість випрямних діодів транзистори (як правило польові), так звана схема синхронного випрямляча. Це рішення дозволяє істотно знизити втрати на випрямному елементі, замість 1-1.3 вольт прямого падіння на діоді, що при струму струмі близько 10 ампер дасть 10-13Ватт, ми маємо 100-150мВ, що знижує виділяється потужність на порядок.

Але транзистором, на відміну від діода, треба управляти і для цього є різні методи, історично першим з них було пряме управління. Якщо у нас двотактна схема, то широко застосовується управління транзистором з протилежного обмотки. Ця схема має свої переваги (простота), але має великі втрати на перемикання, ніж схема з безпосереднім управлінням. Сучасні мікросхеми для побудови джерел живлення, як правило, мають додаткові виходи для здійснення цього режиму управління транзисторами, тому він і став дуже популярний, можна припустити, що він реалізований і в нашому випадку.

Але польовий транзистор відрізняється від діода не тільки тим, що на ньому пряме падіння напруги менше, але і тим, що він здатний проводити струм в обох напрямках. На цей аспект зазвичай не звертають належної уваги, але в польових транзисторах стік і джерело невиразні з точки зору функціонування (затвердження сильне, але для певного класу приладів вірне). Тому, якщо ми вимкнемо транзистори накачування, але не вживемо заходів до примусового вимикання вихідних транзисторів (як би діодів), то вихідна напруга замкнеться на землю через ці транзистори з цінуй стік-витік і, відповідно, вихідний конденсатор буде дуже швидко розряджений, що ми і спостерігаємо.

Подальші дії щодо перевірки цієї гіпотези очевидні — включаємо між виходом модуля і конденсатором діод (знову таки польовий транзистор в режимі діода, але з прямим управлінням) і все вийшло — напруга за 3 циклу виходить на робочий рівень. Тим не менше ми не в захваті — довелося допрацьовувати схему, причому, що називається, на рівному місці.

Приїжджає представник дилера до нас, ми йому показывем робочу схему, стенд для перевірки, осцилограммы з діодом і без нього і пропонуємо свою версію подій. Він починає сомневатья, пропонує включити замість діода резистор 10 ом і це теж допомагає. Ну ще б не допомогло, ми зменшили струм розрядки конденсатора, як і у випадку з діодом. Тим не менш, схоже, що ми його так і не переконали, але тим не менше факт непрацездатності модулів в певних режимах при застосуванні рекомендованої фірмою схемою фіксуємо. Пропозиція поставити послідовний резистор і виділяти на ньому 1Вт потужності, щоб компенсувати косяки, мені не видається вдалим.

Ну а тепер переходжу до обіцяного в заголовка плачу Ярославни. Представник виїжджає з підписаними актами і що? Через деякий час приходить повідомлення про те, що вони готові замінити нам 3 вийшли з ладу модуля за свій рахунок і ВСЕ. Ніяких змін в рекомендованій схемі підключення, ніяких змін у схемотехніці, жодного бюлетеня на сайті виробника для інших користувачів — нічого. І це не фірма «Пупкін і Ко», це світовий виробник з відомим брендом, якого, схоже, абсолютно не хвилює виявлений в їх стандартної продукції дефект (принаймні в конкретній партії виробів), що унеможливлює її застосування в певних умовах. Що взагалі відбувається з індустрією електроніки? Дещо какеры остаточно перемогли? Причому у світовому масштабі? Ось такий крик душі від немолодого розробника.

Ну а друга частина історії не настільки жахлива, просто збіглася з першою, ось чому сюди потрапила. Після такого випадку довіра до продукції фірми знизилася і стали шукати варіанти. Оскільки ми вже активно застосовували модулі живлення однієї вітчизняної фірми (оскільки я збираюся її посварити, назва зашифрую — вона виробляє стандартні модулі живлення з прийманням 5 і це не ІРБІС — розумному досить), і до них претензій за якістю не було, то вирішили подивитися, чи немає у них чого-небудь підходящого.

Справа в тому, що їх серії джерел цілком гарні (та й взагалі робота з цією фірмою залишила хороше враження — нормальна документація, необхідна технічна підтримка, якщо знаєте, кому дзвонити), але габарити ці джерела мають суттєво більші, оскільки питома потужність в 2-3 рази менше. І тут на сайті обнаруживаетя нова серія джерел, які мають щільність потужності навіть трохи вище, ніж у MURATA (звичайно менше ніж у VICOR, але це окрема пісня, з ними взагалі мало хто конкурує, так і своїх тарганів у них вистачає), має прийомку 5, та ще й імпортозаміщення проведемо (не зняю, як у кого, а у нас це болюче питання).

Розкладка ніжок, правда, дещо інша, але все одно стандартна. Я радію, повідомляю керівництву про таких славних хлопців і їхніх виробах, ми радіємо разом за країну, в якій все-таки є такі класні розробники, починаємо перебирати варіанти застосування. І тут я дзвоню в це неназвану фірми з метою придбати зразки і поганяти їх у всьому діапазоні і з'ясовується, що ці вироби поки не виробляються, навіть інженерні зразки з прийняттям ЦК недоступні, приймання 5, природно, буде коли-небудь потім, а замовлення на комерційну версію вони почнуть збирати НЕ РАНІШЕ другої половниы 2015 року. Ось і виникло у мене перше питання — хлопці, навіщо обманювати? Адже кому потрібно, адже він дізнається правду — подзвонить вам. Чесно напишіть, що це перспективна розробка, але у вас на сайті сказано, що модулі випускаються (після жвавого обговорення з ними цього питання тепер на сайті так і зазначено — у розробці). І друге питання — невже для запуску нехай навіть і нової серії, але все-таки джерел живлення з неграничними параметрами потрібно більше півроку? Якщо мені кажуть «не раніше другої половини року я чую «в кінці», буду радий помилитися. Але це так, бурчання, а взагалі-то хлопці молодці, і якщо вони заявлені параметри витримають, то свій шматок ринку в зарубіжних фірм відкусять, особливо у зв'язку з останніми подіями.

Заздалегідь приношу вибачення, якщо когось образив, сумбурно якось написав, але прати все одно не буду.

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.