Из неопубликованного. Светодиодные мотофары. Разбор полетов. Реанимация.

Этот пост логически должен был предвещать пост про софт-старт TL494, но он остался в черновиках. Хорошо, что он нашелся. Опубликую как есть.



Давеча ко мне обратился товарищ-мотоциклист, который долго искал способ со мной связаться (а что, вот он я!) на тему ремонта светодиодных фар. Сам он немного далек от силовой электроники и диагноз звучал так: замыкают накоротко, не горят.

И привез всю требуху ко мне в мастерскую. Требуха состояла из следующего:

- два светодиодных модуля на радиаторах, с линзами, радиаторами и прочим крепежом, собранные в единый узел вертикально - ближний снизу, сверху дальний.

- два драйвера, один нетронутый в пластиковой коробочке, другой Миша отчистил от силиконового компаунда, немного разломав один из двух дросселей с маркировкой 220 - то есть 22 мкГн.

- еще два драйвера, размером с жвачку love is, эти для светодиодных колец вокруг фар, а-ля габариты и вообще "как у БМВ". Драйверы "ангельских глаз" оказались залиты все той же серой сиоиконовой дрянью.

- некий топливный датчик с весьма наркоманским принципом действия.

Начну с последнего, поскольку ремонт железа я начал именно с топливного датчика. Представьте, небольшая капсула, внутри которой находится NTC-терморезистор. Топливо бултыхается, охлаждает датчик и поэтому больше ничего не происходит. Понятно, что по термистору протекает небольшой ток. Когда топливо в баке кончается, терморезистор начинает нагреваться, сопротивление его увеличивается и этот фактор служит сигналом для включения контрольной лампы. Как-то так все и происходит. Оный терморезистор у Миши с годами разрушился, Миша прочитал кучу статей от англоговорящих товарищей по несчастью, купил терморезистор и припаял его вместо сгнившего родного.

Моя роль свелась к проверке того, чего напаял Миша. Тестер показал паспортное сопротивление датчика, и на нагрев он отреагировал очень активно. Тем не менее, по совету Миши я все сделанное распатронил и припаял новый терморезистор 1 К, выточив на шуруповерте новую заглушку из кусочка стеклотекстолита по образу и подобию штатной.

Пришло время браться за драйверы "ламп".

Вот эти платы и буду "лечить". Первое знакомство.

Очищенная Мишей плата "лампы" ближнего света стала первым пациентом. После обследования, я понял и разрисовал прямо на фото компоновку источника.

Китайцы "понавертели дел", увы:

- Смело запитали затворы полевиков от 9-вольтового стабилизатора. Это неспроста, драйвер унивверсальный и им нужно было обеспечить входное напряжение платы от 9 до 28 Вольт. Мнение полевиков не учли;

- Тупо применили избыточную в данном случае микросхему TL494 (в однофазном режиме, запараллелив ее выходы!), усилив ее плохим "драйвером затвора из доступных деталей". Тут оставлю комментарий про преимущества парафазного режима.

- Дерзко "положили болт" на затворные резисторы. Их нет вообще.

- Опрометчиво припаяли два дросселя в параллельном соединении, что повышает мощность, но снижает вдвое индуктивность, в итоге я вижу порядка 11 мкГн, что для относительно низкочастотного step up очень мало (позже сие подтвердится расчетами).

- Щедро поставили аж три одноамперных диода Шоттки SS16 в параллельном соединении, вот зачем?;

- Универсальности ради разместили на плате селектор выходного тока. Молодцы. Вот только и разъем огромный и выбор производится джампером, что для неидеальных условий эксплуатации не очень надежно. Выбирать можно из ряда токов 300, 600, 900, 1200, 1500 мА. (Для русских пометили, что можно ставить только один джампер)

Не подумайте, что я получил в ремонт полные дрова, есть и плюсы:

- упомянутый селектор тока;

- простая схемотехника, доступная для анализа и ремонта. 494 микруха явно не дефицит, есть всегда и везде, хорошо изучена.

- хорошая плата, с мощными полигонами по обеим сторонам и крепким лаком черного цвета;

- посадочное место силового транзистора - d-pack, означает немалый выбор этих транзисторов на смену дохлым;

Прошарился тестером по плате: передо мной типовой Step Up, с усилителем постоянного тока на ОУ LM321, задачей ОУ является усиление сигнала обратной связи с шунта 0,01 Ом для управления ШИМ контроллером TL494.

Структурная схема повышающего преобразователя (Step Up, Boost)

Опорное напряжение для ОУ определяется положением джампера в разъеме. После того как я снял пробитые по всем трем ногам ключи и транзисторы драйвера затвора и включил "ближнюю" плату к источнику +12В - увидел на осциллографе по 9 и 10 ноге (эмиттер выходного транзистора TL494) четкий меандр со скважностью близкой к 80%.

Распиновка TL494

Референсное напряжение на 7 ноге равнялось +5В и здоровье микрухи не вызвало сомнений.

Оставлять пару чахлых транзисторов для управления затвором я не посчитал правильным. При наличии энного количества специализированных микросхем MIC4452, приделывать непонятные полевички или биполяры, и надеяться на то, что они вытянут затвор и не подохнут сами - зачем? Поэтому вырезал на кусочке текстолита ножиком "футпринт" под MIC4452, обвесил ее блокировочными конденсаторами и прилепил на скотч рядом с силовым ключом. Питание на драйвер взял напрямую со входа, выше 15В по входу напряжения не будет. А транзистор откроется и быстрее, и надежнее.

Второй вопрос возник с силовым ключом. Только ради эксперимента я поставил IRF024N, с чудовищно высоким сопротивлением канала - 65 мОм, и драйвер, как ни странно, завелся, 300 и 600 мА он вытягивал, а на 900 мА затыкался и при включении замыкал питание. Не сразу, но я пришел к мысли об убогости 024N и только ради эксперимента поставил FDS6680, они даже по току меня всем устраивали, но, допустимое напряжение сток-исток у них всего 30В, а выбросы на стоке достигали 35-40 Вольт и это не лезло ни в какие рамки. Пришлось напрягать Мишу и чип-дип, совсем кошерных транзисторов не было в наличии, но IRFR1010 подходили по параметрам и они и оказались у меня на следующий день.

Пока ко мне ехали транзисторы, нужно было решить вопрос с дросселем. Я ставил разные и с 33 мкГн работа показалась наиболее чистой, а КПД я оценил по несколькоим замерам в 85-90%. Расчет дал большую величину, порядка 47 мкГн минимум! Ориентируясь на эти расчеты намотал на сине-зеленом колечке Micrometals новый дроссель проводом МС-0,35.

Установив IRFR1010 вместо 6680, получил работающий светодиод ближнего света. Оставалась одна проблема: защелкивание транзистора. Иначе говоря, если преобразователь не запустился, транзистор распахивается настежь и борется с источником питания. Свинцовый стартерный аккумулятор в принципе мало кому удавалось победить и в перспективе мне этот эффект грозил повторным ремонтом этих плат. В поисках причин обрыл все: заблокировал все что можно керамикой, спаял еще один затворный драйвер, нашел у китайцев не очень хороший конденсатор в цепи плавного запуска, 6 мкФ вместо желаемых 10, менял ключ, в общем поплясал с бубном немало. Посовещавшись с гуру по MIC, решил поставить резисторы в затвор. Выбрал 10 Ом, с 2,2 Ом не рискнул - мало. Динамические характеристики очень сильно ухудшились. Даташит ставить затворные резисторы прямо не требует, но скорострельность этих MIC4452 сыграла со мной коварную штуку, драйвер защелкивался. С резисторами этот эффект исчез и при наличии довольно злого источника питания фара запускалась мгновенно и надежно. Убрав все сопли, я полный радужных надежд пишу весточку Мише что вот сейчас по аналогии с ближнем запущу и дальний...

А вот фигвам. Плата дальнего света решила отыграться на мне по полной. Собрав тот же апгрейд, что и на плате ближнего светодиода, получил полный комплект очевидного-невероятного. Идеально ровные импульсы на затворе