[LittleIronMan 0]

Друзья, помогите устранить неисправность в стабилизаторе напряжения. Очень нужен взляд со стороны, потому как сам не вижу никаких ошибок. Как всегда пишу длинно.
Уже не первый год работаю с газоразрядными индикаторами, и с самой первой модели часов в качестве источника напряжения 180 Вольт используется схема step-up преобразователя на микросхеме mc34063 с внешним ключом и полудрайвером затвора.
Схема простая и само решение такое довольно распространенное в данной отрасли.
Сейчас будут приведены схема и разводка платы ИСПРАВНОГО стабилизатора, который был успешно изгтовлен в количестве более 10 экзепляров, все из которых благополучно покинули границы РФ.
Схема и соответсвующая ей разводка работающей платы:

 

old схема

Spoiler

 

old плата

Spoiler

 

Время шло, сердце потребовало перемен, и работающий девайс был вынужден пережить модернизацию и миниатюризацию под другой корпус. Также теперь все компоненты smd и расположены на одной стороне платы. Схема и разводка "новой" платы сделаны уже в полноценной CAD системе KiCAD. Вот, собственно и они:
new схема

Spoiler

 

new плата

Spoiler

 

new плата zoom

Spoiler

 

new плата 3d(на всякий)

Spoiler

P.S. на плате не отображены полигон GND на нижней стороне платы. А он есть. Да и вообще в DRC ошибок нет, т.е. топология платы соответствует схеме.

За несколько часов до написания этого поста были изготовлены 2 копии "нового" стабилизатора гуманным технологическим способом (трафарет + паяльная паста + запекание в печи с соблюдением термопрофиля).
Итак, в чем, собственно, неисправность. На выходе стабилизатора стабильные over 500 вольт(на первом 514, на втором 526). Напомню что нужно 180.
Стабильные без кавычек, цифры вольтметра не скачут. Допускается что вольтметр немного врет, ведь он был в режиме max 500 Вольт.
В добавок 2 месяца назад точно по такой-же схеме но на немного другой плате был спаян другой прототип платы, на её выходе тоже было больше 450 Вольт, но точно сколько не помню.
Но в том(2-х месячном) прототипе был очевидный косяк, вместо диода US1G(400В макс. обратное напряжение) был использован US1A(50В макс. обратное напряжение). На тот момент нужного диода под рукой не было, да и сама плата содержала другие конструктивные косяки, поэтому на "самодоверии" заменил номинал диода и перезаказал плату и компоненты.
Теперь же повторяемость ошибки немного пугает. Кажется что ошибка где-то в схеме. Но, тысяча чертей, ГДЕ?
Также пугает то, что лимит кондера 400В, лимит диода 400В, оба работают вне своих absolute maximum ratings, жутковато проводить замеры, несмотря что я довольно отважный и в очках.
Сейчас, разумеется, буду менять поочередно все что можно заменить. Но это все гадания на кофейной гуще, не знаю с чего начать распутывать гордиев узел. Робко прошу взглянуть на мое творение со стороны. Быть может схема изначально неправильна, а те 10 раз просто фартануло.
 

Изменено 22 февраля, 2020 пользователем LittleIronMan

[LittleIronMan 0]

В общем, непосредственно проблему исправить удалось. Нашел похожую проблему на форуме Радиокота(аж 2011 года, прослезился немножко) https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=3&t=3210&start=8800 Конкретно на этой странице топика речь шла о более простом преобразователе, без драйвера полевого ключа(т.е. затвор разряжается через резистор). В их схеме нога 5 микросхемы (инвертирующий вход компаратора) шунтируется конденсатором 100нФ(С10 схема ниже) на землю. Поправлю себя, на их схеме С10 номиналом 100пФ, и у одного из ребят тоже было демоническое напряжение на выходе, ему посоветовали поставить в 1000 крат больше, т.е. 100нФ, прокатило. Вот и я поставил, сработало, на выходе знакомые 176 В. Только я так и не понял что такое произошло в цепи ООС? Устранены помехи? Неужели у такая корявая разводка? Ежели конкретнее, то может дело в том что резисторный делитель в моей схеме (R3, R4, R5) расположен слишком близко к индуктивности.

 

Схема с Радиокота (дай бог ему долгих и безотказных лет серверной работы):

Изменено 22 февраля, 2020 пользователем LittleIronMan

[HardEgor 62]

 

6 часов назад, LittleIronMan сказал:

Итак, в чем, собственно, неисправность. На выходе стабилизатора стабильные over 500 вольт(на первом 514, на втором 526). Напомню что нужно 180.

Стабильные без кавычек, цифры вольтметра не скачут. Допускается что вольтметр немного врет, ведь он был в режиме max 500 Вольт.

А вы напряжение вольтметром что-ли смотрите? Осциллографа нет?

 

4 часа назад, LittleIronMan сказал:

Ежели конкретнее, то может дело в том что резисторный делитель в моей схеме (R3, R4, R5) расположен слишком близко к индуктивности.

Наверное. Вы специально её отодвинули подальше от самого чувствительного входа микросхемы к самому большому источнику помех? :)

 

 

[wim 6]

15 часов назад, LittleIronMan сказал:

поставил, сработало

Вместо всей этой радиолюбительшины лучше использовать нормальный ШИМ-контроллер типа UC3843.

[Yuri7751 19]

On 2/22/2020 at 2:12 PM, LittleIronMan said:

то может дело в том что резисторный делитель в моей схеме (R3, R4, R5) расположен слишком близко к индуктивности.

Гы. Резистор 1М (и выше, конечно) можете уверенно считать эффективной приёмной антенной для всего мусора. Присоединяюсь к вопросу - осциллографа нет?

[HardEgor 62]

И керамический конденсатор между 4 и 6 выводами микросхемы в новой схеме куда-то испарился.

[LittleIronMan 0]

On 2/24/2020 at 7:03 AM, Yuri7751 said:

Гы. Резистор 1М (и выше, конечно) можете уверенно считать эффективной приёмной антенной для всего мусора. Присоединяюсь к вопросу - осциллографа нет?

 

On 2/22/2020 at 5:16 PM, HardEgor said:

А вы напряжение вольтметром что-ли смотрите? Осциллографа нет?

Вы специально её отодвинули подальше от самого чувствительного входа микросхемы к самому большому источнику помех? :)

Спасибо большое за реплики.

Осцилллограф есть, но его показометрические характеристики желают лучшего.

Не поленился снова выпаять "целительный" конденсатор с 5-й ноги схемы и потыкать этим самым осциллографом. Тыкал в режиме перенного напряжения.

С нагрузкой 100кОм(последовательно 47кОм 2шт):

Spoiler

 

Без нагрузки:

Spoiler

 

С конденсатором 100нФ на 5-й ноге:

Spoiler

 

Объективной картины получить не удалось. Когда касаешься щупом 5-й ноги(без конденсатора) - напряжение на выходе схемы падает с 500 до ~180 вольт. Полагаю из-за паразитной емкости щупа.

При этом напряжение не стабильное, а плавает в диапазоне от 180 до 190 с частотой узримой даже на вольтметре, скачки такие примерно 3 раза в секунду. Судя по их амплитуде (40мВ) умноженной на коэффициент усиления(139) получим примерно 5,6В колебаний на выходе.

Без нагрузки скачки пропадают. На выходе чуть больше 180 вольт. Скорее всего выбросы происходили из-за "перезаряда" индуктивности.

С конденсатором, как я уже писал, на выходе 175 вольт.

 

Сейчас делаю рефакторинг платы, номиналы сопротивления обратной связи уменьшаю до разумных пределов мощности резисторов. Ошибку свою осознал, все резюки будут "впритык" к 5-ой ноге. Индутивность сдвину на самый край платы. Однако назревают несколько деликатных вопросов.

1) Так или иначе придется пробрасывать дорожку от выходного конденсатора до этих самых резисторов. Дорожка эта неминуемо будет проходить неподалеку от индуктивности. Чтобы уменьшить влияние этой самой индуктивности, мне её делать шире или уже?

2) Дорожку можно пустить по контуру платы, как-бы обходя катушку стороной увеличивая среднее расстояние до индуктивности, но это увеличит её длину(дорожки), а можно пробросить напрямую под самой индуктивностью, т.е. под самым носом у врага. Какое зло меньшее?

Изменено 25 февраля, 2020 пользователем LittleIronMan
Обновил ссылки на изображения, теперь увеличить можно

[HardEgor 62]

1 час назад, LittleIronMan сказал:

Объективной картины получить не удалось. Когда касаешься щупом 5-й ноги(без конденсатора) - напряжение на выходе схемы падает с 500 до ~180 вольт. Полагаю из-за паразитной емкости щупа.

Объективную картину надо смотреть на выходе(там непонятно что, вольтметр шизеет и показывает 500В) или на ключе как работает модуляция.

 

1 час назад, LittleIronMan сказал:

1) Так или иначе придется пробрасывать дорожку от выходного конденсатора до этих самых резисторов. Дорожка эта неминуемо будет проходить неподалеку от индуктивности. Чтобы уменьшить влияние этой самой индуктивности, мне её делать шире или уже?

 

Выходное напряжение можно вести как удобнее, главное чтобы дорожки к 5-й ноге были короткими, ну и резисторы лучше не располагать рядом с индуктивностью. Конденсатор можно и оставить - источник будет медленнее реагировать на изменение нагрузки.

И добавить блокирующий конденсатор керамику 0,1мкФ 50В между 4 и 6 выводами поближе к микросхеме.

[Plain 166]

Зачем цифровым часам аналоговый БП? Если это не обязательная дисциплина радиоспорта и не часть инсталляции под декоративным стеклом для демонстрации публике, то много проще и быстрее соорудить БП от ШИМ микроконтроллера, на котором собрана остальная схема, если это бесперебойные часы с аккумуляторным питанием, а если перебойные, то и того проще — для получения изолированного высоковольтного напряжения, взять не один, а два одинаковых сетевых трансформатора и соединить их встречно вторичными обмотками.

Изменено 25 февраля, 2020 пользователем Plain