Zapewne cz\u0119\u015b\u0107 z Was, drodzy Czytelnicy, pr\u00f3bowa\u0142a kiedy\u015b posk\u0142ada\u0107 jaki\u015b sw\u00f3j kawa\u0142ek elektroniki. Zazwyczaj wtedy okazywa\u0142o si\u0119, \u017ce akurat tego konkretnego elementu nie mieli\u015bmy w naszych przepastnych zasobach elektronicznych szparga\u0142\u00f3w. C\u00f3\u017c, w dobie internetu i globalnych serwis\u00f3w aukcyjnych zam\u00f3wienie kilku sztuk nawet najbardziej egzotycznych podzespo\u0142\u00f3w nie powinno stanowi\u0107 problemu. Czasami trzeba d\u0142u\u017cej poczeka\u0107, czasami „akurat nie ma na magazynie” i musimy szuka\u0107 u innych sprzedaj\u0105cych, ale koniec ko\u0144c\u00f3w udaje si\u0119. Nie ma to wi\u0119kszego znaczenia kiedy powstaj\u0105 kolejne prototypy. Jednak gdy nasz projekt ma trafi\u0107 do produkcji, nawet ma\u0142oseryjnej, zapewnienie jednego, pewnego i sta\u0142ego \u017ar\u00f3d\u0142a podzespo\u0142\u00f3w jest kwesti\u0105 kluczow\u0105. Trudno bowiem sobie wyobrazi\u0107 sytuacj\u0119, w kt\u00f3rej ca\u0142a seria produkcyjna staje, gdy\u017c akurat zabrak\u0142o jednego z element\u00f3w.<\/p>\n
Nie inaczej maj\u0105 si\u0119 sprawy z naszym kolorowym projektem. Cz\u0119\u015bci zamawiamy u jednego z wi\u0119kszych, europejskich dystrybutor\u00f3w podzespo\u0142\u00f3w elektronicznych. Dlaczego? Szybki czas dostawy, bezproblemowe wystawianie faktur, sta\u0142e monitorowanie ci\u0105g\u0142o\u015bci dostaw i co najwa\u017cniejsze – gwarancja jako\u015bci dostarczanych podzespo\u0142\u00f3w. No i o tym ostatnim chcia\u0142bym dzi\u015b porozmawia\u0107 \ud83d\ude42<\/p>\n
W ramach przygotowa\u0144 do produkcji zakupi\u0142em podzespo\u0142y u kilku dostawc\u00f3w, po to aby przetestowa\u0107 jak wygl\u0105da wsp\u00f3\u0142praca z nimi tak, aby finalnie wybra\u0107 jednego. Za kanw\u0119 dla naszych rozwa\u017ca\u0144 pos\u0142u\u017cy historia jednej z paczek, kt\u00f3ra zawiera\u0142a m.in. przetwornice impulsowe LM2596 u\u017cywane w naszym projekcie.<\/p>\n
Tu\u017c rozpakowaniu przesy\u0142ki, pewne podejrzenia wzbudzi\u0142 dziwny kr\u00f3j czcionki, kt\u00f3r\u0105 wykonano znakowanie element\u00f3w. Zar\u00f3wno on jak i samo rozmieszczenie tych oznacze\u0144 na obudowie znacz\u0105co odbiega\u0142o od tego, kt\u00f3re mo\u017cna by\u0142o znale\u017a\u0107 na prototypowym egzemplarzu. Sprzedaj\u0105cy zapewnia\u0142, \u017ce pochodz\u0105 z oficjalnej dystrybucji producenta (National Semiconductor, czyli de-facto TexasInstruments)<\/em>. Cena r\u00f3wnie\u017c nie by\u0142a alarmuj\u0105co niska (ok. 17z\u0142\/sztuka). Ostatecznie stwierdzi\u0142em, \u017ce przecie\u017c uk\u0142ady mog\u0105 pochodzi\u0107 z r\u00f3\u017cnych fabryk czy po prostu innych serii produkcyjnych. Wyszed\u0142em z za\u0142o\u017cenia (jak si\u0119 mia\u0142o okaza\u0107, b\u0142\u0119dnego)<\/em>, \u017ce skoro maj\u0105 to samo oznaczenie, b\u0119d\u0105 dzia\u0142a\u0107 identycznie. <\/p>\n Akurat tak si\u0119 sk\u0142ada, \u017ce sekcja przetwornicy 12V na 5V jest jedn\u0105 z pierwszych w kolejno\u015bci monta\u017cu. Dlaczego? Ano zanim wlutujemy dziesi\u0105tki element\u00f3w, warto sprawdzi\u0107 czy aby na pewno nasza przetwornica pracuje poprawnie. Nie posiada ona bowiem \u017cadnej izolacji galwanicznej, a co za tym idzie, w przypadku zwarcia podamy pe\u0142ne 12V na szyn\u0119 zasilania o nominalnym napi\u0119ciu 5V. Skutki mo\u017cna \u0142atwo przewidzie\u0107 \ud83d\ude42 S\u0142owo wyja\u015bnienia dotyczy szyny 3.3V, kt\u00f3ra jak pami\u0119tamy, jest zasilana za po\u015brednictwem stabilizatora liniowego LDO ze wspomnianej szyny 5V. Tu akurat sprawa wydawa\u0142aby si\u0119 by\u0107 do\u015b\u0107 prosta – wystarczy nie montowa\u0107 stabilizatora. <\/p>\n Ale ale! Nale\u017cy pami\u0119ta\u0107, i\u017c szereg element\u00f3w, cho\u0107 zasilany z 5V, posiada bezpo\u015brednie po\u0142\u0105czenia z podzespo\u0142ami pracuj\u0105cymi z napi\u0119ciem 3.3V. Dobrym przyk\u0142adem s\u0105 tu interfejsy CAN TJA1040<\/em>, kt\u00f3rych poziomy logiczne dopasowane s\u0105 zar\u00f3wno do logiki 5 jak i 3.3V. Sam mikrokontroler SMT32 r\u00f3wnie\u017c posiada szereg pin\u00f3w I\/O akceptuj\u0105cych sygna\u0142y logiki 5V, mimo i\u017c sam pracuje zasilany napi\u0119ciem 3.3V. W takim wypadku pozostawienie szyny 3.3V pozornie odci\u0119tej od szyny 5V wcale nie gwarantuje bezpiecze\u0144stwa uk\u0142ad\u00f3w do niej pod\u0142\u0105czonych.<\/p>\n Tyle dygresji – wr\u00f3\u0107my do naszej przetwornicy.Po zamontowaniu tych kilku element\u00f3w na p\u0142ycie g\u0142\u00f3wnej, kolejnym krokiem jest pod\u0142\u0105czenie jej wej\u015bcia do napi\u0119cia 7-8V i sprawdzenia woltomierzem, czy nasza przetwornica daje na wyj\u015bciu oczekiwane 5V. Dlaczego zaczynamy od 7-8V? C\u00f3\u017c, w razie zwarcia b\u0119dzie mniej dymu \ud83d\ude00 Drugi test to przej\u015bcie na napi\u0119cie 12V i ponowne sprawdzenie szyny 5V. Ostatni test polega na ponownym podniesieniu napi\u0119cia, do 14.4V (nominalne napi\u0119cie w samochodzie) i sprawdzenie stabilno\u015bci pracy przetwornicy pod obci\u0105\u017ceniem oko\u0142o 1A.<\/p>\n Czemu ma s\u0142u\u017cy\u0107 ostatni test? Przecie\u017c je\u015bli przetwornica daje oczekiwane napi\u0119cie, to powinna ju\u017c dzia\u0142a\u0107 poprawnie?<\/em><\/p>\n Ot\u00f3\u017c przetwornice impulsowe typu „buck” maj\u0105 pewn\u0105 paskudn\u0105 przypad\u0142o\u015b\u0107 – potrafi\u0105 by\u0107 niestabilne zar\u00f3wno przy braku obci\u0105\u017cenia, jak i pod wi\u0119kszym obci\u0105\u017ceniem. Jest to bezpo\u015brednio zwi\u0105zane z ich zasad\u0105 dzia\u0142ania, opart\u0105 o „przechowywanie” nadmiaru energii w indukcyjno\u015bci cewki d\u0142awika oraz pojemno\u015bci kondensatora wyg\u0142adzaj\u0105cego. O ile praca „luzem” jest ma\u0142o szkodliwa (nie ma czego uszkodzi\u0107 :)), to znaczne obci\u0105\u017cenie przetwornicy mo\u017ce doprowadzi\u0107 do nasycenia ferromagnetyka b\u0119d\u0105cego rdzeniem d\u0142awika i gwa\u0142townego spadku indukcyjno\u015bci. Zaburza to stabilno\u015b\u0107 pracy i mo\u017ce powodowa\u0107 skoki napi\u0119cia wyj\u015bciowego – cewka nie b\u0119dzie po prostu w stanie zmagazynowa\u0107 ca\u0142ego nadmiaru energii. D\u0142u\u017csza praca w takim stanie mo\u017ce tak\u017ce doprowadzi\u0107 do termicznego uszkodzenia d\u0142awika.<\/p>\n Hmm.. No fajnie, fajnie – ale co to ma wszystko wsp\u00f3lnego z podr\u00f3bkami?<\/em><\/p>\n W\u0142a\u015bnie teraz dochodzimy do najciekawszego momentu \ud83d\ude42 Ot\u00f3\u017c w\u0142a\u015bnie w trakcie ostatniego testu przetwornica (a \u015bci\u015blej: d\u0142awik<\/em>) zacz\u0119\u0142a wydawa\u0107 z siebie przera\u017aliwe piski i trzaski. Po od\u0142\u0105czeniu zasilania okaza\u0142o si\u0119, \u017ce wszystkie podzespo\u0142y s\u0105 gor\u0105ce. Pierwsze podejrzenie pad\u0142o na d\u0142awik, ale szybkie sprawdzenie miernikiem indukcyjno\u015bci i omomierzem nie potwierdzi\u0142o moich przypuszcze\u0144. Po ostygni\u0119ciu parametry d\u0142awika mie\u015bci\u0142y si\u0119 w tolerancji podanej przez producenta w nocie katalogowej. Nast\u0119pnym „winnym” mia\u0142a by\u0107 dioda – szybki test… Jednak nie! Kondensator wyg\u0142adzaj\u0105cy by\u0142 poza podejrzeniem, gdy\u017c pochodzi\u0142 z prototypowego egzemplarza. Na placu boju pozosta\u0142 tylko on, uk\u0142ad LM2596…<\/p>\n Wizualna inspekcja pod lup\u0105 nie wykaza\u0142a \u017cadnych fizycznych uszkodze\u0144 – p\u0119kni\u0119\u0107 czy \u015blad\u00f3w przegrzania. Postanowi\u0142em dok\u0142adniej zbada\u0107 urz\u0105dzenie w trakcie pracy. Na pierwszy ogie\u0144 posz\u0142o sprawdzenie cz\u0119stotliwo\u015bci szpilek zak\u0142\u00f3ce\u0144, kt\u00f3re niechybnie b\u0119d\u0105 pojawia\u0142y si\u0119 na wyj\u015bciu mocno doci\u0105\u017conej przetwornicy. W przypadku uk\u0142adu LM2596 cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 pracy wynosi oko\u0142o 150kHz, pozwalaj\u0105c stosowa\u0107 d\u0142awiki o relatywnie ma\u0142ej indukcyjno\u015bci, rz\u0119du 47uH. Jakie\u017c by\u0142o moje zdziwienie gdy okaza\u0142o si\u0119, \u017ce m\u00f3j miernik cz\u0119stotliwo\u015bci pokaza\u0142 warto\u015bci z przedzia\u0142u 52-56kHz. Pomiar powt\u00f3rzy\u0142em na 4 innych uk\u0142adach, kt\u00f3re otrzyma\u0142em w przesy\u0142ce – warto\u015bci by\u0142y niemal\u017ce identyczne. Po chwili zastanowienia przypomnia\u0142em sobie pewien artyku\u0142, kt\u00f3ry czyta\u0142em \u0142adnych par\u0119 lat temu, dotycz\u0105cy „podrabianych” uk\u0142ad\u00f3w LM2596. Dotyczy\u0142 on co prawda wersji z nastawnym napi\u0119ciem (ADJ), stosowanej w popularnych modu\u0142ach przetwornic, jednak objawy jakie obserwowa\u0142em by\u0142y niezwykle podobne do opisywanych.<\/p>\n