Стабилизатор напряжения на транзисторах smd

[mvdoctor]

Недавно вышло у меня из строя вот такое зарядное устройство:

Вылетели ключи, драйвер, ШИМ контроллер, выходные диоды Шотки и часть элементов на этом участке платы:

Транзистор (верхний на фото) вообще взорвался, остальные два вместе с диодом были пробиты. По оставшимся в сохране корпусам определил марку и проводимость транзисторов - нижний p-n-p, средний n-p-n. Стабилитрон, предположительно на 12 В, так как эта схема в питании драйвера IR2101 и ШИМ контроллера КА3525А.
Снял по печатной плате схему, получается вот такая она:

Предположил, что взорвавшийся транзистор был проводимости n-p-n. Всё заменил и ничего не работает, при напряжении на входе 14 вольт - на стабилитроне падение напряжения 0,5 В и на выходе 0,5 В.
Получается два варианта - или сжег при монтаже smd компоненты или неправильно определил проводимость транзисторов и полярность стабилитрона в схеме. Прошу во второй части вопроса помочь - схема на рисунке с указанной проводимостью транзисторов и полярностью стабилитрона работоспособна ли в принципе?
Буду заранее благодарен и за конструктивную критику и за помощь в ответе на вопрос.

[old_hippie]

Снял по печатной плате схему, получается вот такая она:

Да вроде всё верно, компенсационная схема.
Не запускается под нагрузкой, или на холостую тоже?

Вообще, с такими номиналами (5,6 К), p-n-p с Дарлингтоном просится (хотя, миллиампер 100 оно и без Дарлингтона выдать должно).

Какое напряжение на коллекторе нижнего транзистора?
Схема работает так: при подаче напряжения, нижний транзистор открывается и своим током открывает регулирующий (верхний). Когда выходное напряжение превысит напряжение стабилитрона, правый транзистор откроется и ограничит напряжение на базе нижнего транзистора. В таком виде оно и фиксируется.

Если нет старта - или недостаточная бета транзисторов, или превышение выходного тока.
Плата нигде не подгорела?

[xman]

На мой взгляд данная овца не стоит выделки. Для надежного импульсника нужны высококачественеые детали пром. приемки, и довольно сложная схема, как пример схемотехника серверных БП.
Самый лучший ремкомплект в таких случаях на фото - трансформатор и надежный промышленный таймер. Меру заряда оцениваю по вкачанным в аккумулятор ампер-часам. Скажем АКБ на 60 а*ч, по ощущениям почти разряжена. По опыту, вкачиваем туда примерно 30 а*ч, то есть 4...5 часов на токе 6...7 А. Никогда не подводило такое решение, ничего не портилось и не закипало.
На трансформаторе можно легко сделать десульфатацию, гоняя несимметричный по токам заряд-разряд по полупериодам сетевого напряжения. Правда не знаю, актуально ли это для современных АКБ.

[mvdoctor]

Снял по печатной плате схему, получается вот такая она:

Да вроде всё верно, компенсационная схема.
Не запускается под нагрузкой, или на холостую тоже?

Вообще, с такими номиналами (5,6 К), p-n-p с Дарлингтоном просится (хотя, миллиампер 100 оно и без Дарлингтона выдать должно).

Какое напряжение на коллекторе нижнего транзистора?
Схема работает так: при подаче напряжения, нижний транзистор открывается и своим током открывает регулирующий (верхний). Когда выходное напряжение превысит напряжение стабилитрона, правый транзистор откроется и ограничит напряжение на базе нижнего транзистора. В таком виде оно и фиксируется.

Если нет старта - или недостаточная бета транзисторов, или превышение выходного тока.
Плата нигде не подгорела?

Пока пробовал на холостую. Проверю ещё обвязочные резисторы, замерю напряжения на всех полупроводниках и опубликую

[old_hippie]

Проверю ещё обвязочные резисторы, замерю напряжения на всех полупроводниках и опубликую

Посмотрел по даташиту - КТ234А9 это супербета, h21 до 800. Но минимальная - от 125.

Так что, вполне возможно, что с экземпляром не повезло.

[novosibiretc]

Да вроде всё верно, компенсационная схема.

Ага, особенно базовый переход транзистора через "зенер" прямо в питание

[old_hippie]

Да вроде всё верно, компенсационная схема.

Ага, особенно базовый переход транзистора через "зенер" прямо в питание

Так и есть. Измерительная цепь выходного напряжения - зенер плюс переход БЭ.

Да, схема опасная, согласен. При перегреве до теплового пробоя регулирующего транзистора накрывается медным тазом (судя по разрушениям, это и произошло). Зато напряжение держит железно и допускает малое падение напряжения на регулирующем транзисторе.

[Глеб]

Снял по печатной плате схему, получается вот такая она:

А как определили обозначения транзисторов?

[mvdoctor]

Снял по печатной плате схему, получается вот такая она:

А как определили обозначения транзисторов?

по оставшимся маркировкам Т1 был 3F, Т2 - 1F? Т3 взорвался, но я предположил, что он тоже 1F
Сейчас выяснил, что внешне исправный smd резистор R6 с маркировкой 561 (560 Ом), не звонился, заменил его, правда 560 Ом не нашел, установил 510 Ом - ничего не изменилось. Вот напряжения на схеме:

[Sulphur]

По-моему, схема - билиберда какая-то... Например, смущают два резистора R1, R5, включенные между входом и выходом, а к ним транзистор. Да и, думаю, опорное напряжение должно быть положительным для транзистора Т3, а не отрицательным.
Всё, конечно, ИМХО.

[mvdoctor]

По-моему, схема - билиберда какая-то... Например, смущают два резистора R1, R5, включенные между входом и выходом, а к ним транзистор. Да и, думаю, опорное напряжение должно быть положительным для транзистора Т3, а не отрицательным.
Всё, конечно, ИМХО.

Прошу заранее простить качество пайки (первый раз паял smd и выбрал пониже температуру и потоньше насадку)

[old_hippie]

Вот напряжения на схеме:

Напряжение на базе Т2 вполне расчётное, но он не открывается. Или неисправен, или бета мала.

(С оборванным R6 могло выбить Т3, если источник запустился. Но это вряд ли. По карте напряжений - всё в норме, но не открывается Т2.)

Хотя, если Т3 вышбло, он закоротит БЭ Т2 и не даст ему открыться.

В общем, плясать нужно вокруг режимов Т2: на базе должно быть чуть больше, чем 0,43, а на коллекторе - гораздо меньше, чем 13,8.

[old_hippie]

смущают два резистора R1, R5, включенные между входом и выходом,

Через R1 оно стартует, через R5 - поддерживается открывающее напряжение в процессе работы. Можно просто уменьшить R1, но увеличатся пульсации.

[FAI4]

Снял по печатной плате схему, получается вот такая она:

с такими номиналами резисторов стабилизатор будет работать только при входном напряжении выше 23 вольт.

Чтобы он запускался от 14 вольт нужно увеличить номинал нижнего резистора (180 Ом) до 330 Ом примерно.
Можно и 1 кОм поставить.

Либо ошибка на схеме с подключением резисторов.

[old_hippie]

с такими номиналами резисторов стабилизатор будет работать только при входном напряжении выше 23 вольт.

По даташиту, у него 700мВ БЭ при токе коллектора 2 мА.
И он тоже супербета, но поменьше - 400.

Старт да, на грани фола получается. Потом резистор 3,3 поможет.
Большой ток там делать тоже чревато, из-за особенностей включения стабилитрона.

[novosibiretc]

old_hippie, Напрягает ещё то, что если использовать транзисторы с большим бета, то схема несомненно будет иметь склонность к возбуждению. Чего-то не видно конденсатора (-торов), обеспечивающих запас устойчивости. Транзисторы ведь не МП40 стоят, а высокочастотные.

[old_hippie]

old_hippie, Напрягает ещё то, что если использовать транзисторы с большим бета, то схема несомненно будет иметь склонность к возбуждению. Чего-то не видно конденсатора (-торов), обеспечивающих запас устойчивости. Транзисторы ведь не МП40 стоят, а высокочастотные.

У неё коэффициент передачи по напряжению 1... как раз, из-за конструкции опорной цепи.
Вроде, не должна быть склонной к звону. И - входной и выходной электролиты и керамика наверняка в кадр не попали...

(несколько раз делал подобные стабилизаторы, но на двух транзисторах. Всегда запускались без отладки и мозгов не компостировали. Единственное, нужно проверять на максимальный отдаваемый ток и корректировать при необходимости "отпирающий" резистор. Гм, а не может он тут быть подборным?...)

[novosibiretc]

old_hippie, Как ни крути, а петлевой Кус в этой схеме является перемножением бета всех транзисторов, они все включены с ОЭ. Посчитать его, так окажется он как у ОУ! Корректировать надо. Схема неграмотная.
ЗЫ
Кстати, Вы не в курсе, что происходит с форумами? Это уже входит в систему! Раз и "ошибка 500"!

[old_hippie]

Прошу заранее простить качество пайки (первый раз паял smd и выбрал пониже температуру и потоньше насадку)

Температуру низкую тоже ставить неправильно. И растекается хуже, и греть приходится дольше.
Здесь на своём я поставил бы 280 (если обычным припоем паять).

Стабилитрон правильным концом запаян? (я по фото не разглядел)

[old_hippie]

old_hippie, Как ни крути, а петлевой Кус в этой схеме является перемножением бета всех транзисторов, они все включены с ОЭ. Посчитать его, так окажется он как у ОУ! Корректировать надо. Схема неграмотная.

Ну, раз оказалась в ремонте, значит, есть нюансы =)
А минимализм - не есть критерий неграмотности.
Больше всего в моей практике звонил стабилизатор, сделанный идеально и по схеме, и по деталям и ппо исполнению. Пока не воткнул в него конденсатор, не предусмотренный схемой, так и звонил (устройство попалось в ремонт). Звонил на мегагерце, как сейчас помню.
Перед тем, как колхозить, честно перепроверил всю схему. Всё на месте, всё исправно - но звонит. Даже транзисторы менял.


А петлевое усиление здесь по току.Который хорошо ограничен по звеньям.

ЗЫ
Кстати, Вы не в курсе, что происходит с форумами? Это уже входит в систему! Раз и "ошибка 500"!

Воспринимаю как данность... никто не обещал доступа 24х7... Может, система обновляется, может, маршрутизаторы где-то колбасит... Причин много. И все на "той" стороне, где форум крутится.

[mvdoctor]

Прошу заранее простить качество пайки (первый раз паял smd и выбрал пониже температуру и потоньше насадку)

Температуру низкую тоже ставить неправильно. И растекается хуже, и греть приходится дольше.
Здесь на своём я поставил бы 280 (если обычным припоем паять).

Стабилитрон правильным концом запаян? (я по фото не разглядел)

Про температуру абсолютно согласен - будем учиться, всю жизнь smd избегал!)))
Про стабилитрон - правильно - катодом к +

[mvdoctor]

Снял по печатной плате схему, получается вот такая она:

с такими номиналами резисторов стабилизатор будет работать только при входном напряжении выше 23 вольт.

Чтобы он запускался от 14 вольт нужно увеличить номинал нижнего резистора (180 Ом) до 330 Ом примерно.
Можно и 1 кОм поставить.

Либо ошибка на схеме с подключением резисторов.

Мне изначально было неизвестно напряжение питания этой схемы, переменка ее снимается с импульсного трансформатора несколькими витками и через мост на Шотки и сглаживающий конденсатор подается на схему. Конденсатор на 35 В, питает она драйвер IR2101 (вывод 1) с VCC min 10 В и VCC max 20 В и ШИМ КА3525А VCC min 10 В и VCC max 35 В, стабилитрон был в наличии (в продаже) только BZV55-B12115, вот из такой задачи с несколькими неизвестными я и исходил.
По Вашему совету увеличил входное напряжение до 24 В и схема заработала.
Вот напряжения в схеме при входном 24 В (обозначены зеленым цветом):

[old_hippie]

стабилитрон был в наличии (в продаже) только BZV55-B12115

Стабилитрон нужен на правильное напряжение (точно!) и примерно на такой же ток стабилизации, что и тот, что стоял! Напряжение на выходе равно напряжению стабилизации стабилитрона плюс где-то 0,3 вольта (плюс-минус сотню милливольт).

Известно, какое должно быть выходное напряжение?

[old_hippie]

всю жизнь smd избегал!)))

Ну, да... В очках и под лупой... и лучше что б монтажник паял. =)
На самом деле, они достаточно живучи, перегреть довольно сложно.
Единственное исключение, которое я знаю, это смд светодиоды. Вот их - только за одно касание и не напрягать!

[mvdoctor]

стабилитрон был в наличии (в продаже) только BZV55-B12115

Стабилитрон нужен на правильное напряжение (точно!) и примерно на такой же ток стабилизации, что и тот, что стоял! Напряжение на выходе равно напряжению стабилизации стабилитрона плюс где-то 0,3 вольта (плюс-минус сотню милливольт).

Известно, какое должно быть выходное напряжение?

стабилитрон был в наличии (в продаже) только BZV55-B12115

Мне изначально было неизвестно напряжение питания этой схемы, переменка ее снимается с импульсного трансформатора несколькими витками и через мост на Шотки и сглаживающий конденсатор подается на схему. Конденсатор на 35 В, питает она драйвер IR2101 (вывод 1) с VCC min 10 В и VCC max 20 В и ШИМ КА3525А VCC min 10 В и VCC max 35 В, стабилитрон был в наличии (в продаже) только BZV55-B12115, вот из такой задачи с несколькими неизвестными я и исходил.

Если бы только знать параметры схемы! Но даже схемы нет - всё визуально, с платы!

[old_hippie]

питает она драйвер IR2101 (вывод 1) с VCC min 10 В и VCC max 20 В и ШИМ КА3525А VCC min 10 В и VCC max 35 В, стабилитрон был в наличии (в продаже) только BZV55-B12115,

Стабилитрон на 12 вольт.
Впрочем, похоже, должно получиться. Какой стоял, неизвестно? 800-вольтовому полевику 15 вольт для ключевого режима достаточно, при более низковольтных транзисторах, думается, и 12 хватит.

А входное, думается, там побольше 14 вольт. (Иначе разработчики поставили бы 7815 и не парились... а у неё 35.) Видимо, потому и не запускается.

[mvdoctor]

Схема работает от 22 вольт, после запуска можно входное напряжение снижать, изначально, что под нагрузкой, что без нее запускаться при входном напряжении меньше 22 вольт не хочет. Посмотрю входное по схеме, когда будет питание не автономное, которое я сам устанавливаю, а от сети. Т1 при входном даже 22 В греется, но не сильно.
Может это очень критично, то что я снизил номинал R6 с 560 Ом, до 510 Ом?

[old_hippie]

увеличил входное напряжение до 24 В и схема заработала.
Вот напряжения в схеме при входном 24 В (обозначены зеленым цветом):

Это на ХХ? Входное 24,3 - на коллекторе Т2 22,6, транзистор почти закрыт.
Нужно нагрузить номинальной нагрузкой и проверить, до какого напряжения опускается коллектор Т2. Если не запустится или напряжение на коллекторе Т2 опустится до нуля - значит, входное напряжение должно быть ещё выше...

[old_hippie]

Может это очень критично, то что я снизил номинал R6 с 560 Ом, до 510 Ом?

Нет. Больше влияет номинал стабилитрона (чем меньше - тем больше нагрев транзистора). Лучше бы по верхнему пределу выходного напряжения поставить - транзистор будет меньше греться (на 18 вольт я бы поставил).
Можно набрать из красных светодиодов. Где-то 2 вольта на светодиод.

[mvdoctor]

Ну вот, проблема с устранением неисправности и решена. Всё работает теперь. Спасибо за помощь всем, кто откликнулся!

[novosibiretc]

Хорошо, конечно. Но, я так и не понял, на кой такое городилово на рассыпухе делать, когда любой подходящий "интегральник" всё сделает на ура. Так и вспоминается фраза от Феди: "Этот нехороший человек подведёт Вас при первой опасности!"

[old_hippie]

Но, я так и не понял, на кой такое городилово на рассыпухе делать, когда любой подходящий "интегральник" всё сделает на ура.

Думается, потому, что интегральник больше 35 вольт на своём входе не терпит.
Впрочем, можно было поставить два интегральника каскадно: сначала 7824 (у него входнное 40), а после него уже 7815.

Или вовсе 7805, оперев её общий на стабилитрон 10 В. Тогда и выход будет 15, и входное 45.

(И ещё защита по току: на рассыпухе её сделали ровно такой, какой им нужно. Интегральник будет отсекать гораздо больший ток.)

Кроме того, в этой схеме стабилитрон с транзистором заодно работает как демпфер выбросов напряжения в нагрузке. С интегральным стабилизатором его нужно будет ставить отдельно, всё равно.

Бегал я по таким граблям. Горели операционники в разрабатываемой схеме.
Я всю голову сломал...
Оказалось, что входной диодный ограничитель я прицепил к общему и к шине питания, чтобы защитить входы ОУ от перенапряжения.
И не сообразил, что в минус-то оно сработает, меньше общего по любому не будет (питание однополярное).
А вот по плюсу оно утаскивало шину питания на любые значения, в пиках сигнала.
А ОУ был всего на 5 вольт питания...
Поставил параллельно питанию стабилитрон на 5,6 - и всё прошло.
В нормальной ситуации оно питается с интегральника, стабилитрон заперт. А в пиках сигнала стабилитрон открывается и режет всё лишнее на уровне 5,6 В...

Даже мысль была, на кой мне питание? Пусть от сигнала и питается... =)

[novosibiretc]

old_hippie, Так в нём, в качестве регулирующего элемента, стоит SMD "фитюлька" 100-миллиамперная, в корпусе SOT-23 и с допустимым напряжением К-Э вольт 40. А мощности в ём чуть ли не меньше, чем в 315, 361-х транзисторах. Откуда там такие входные напряжения и токи возьмутся? А снова сдохнуть, эта "схемка" стабилизатора, имеет все шансы.

[old_hippie]

с допустимым напряжением К-Э вольт 40

50. Я по шитодате смотрел...

Ток мизер, да. А вот допустимое напряжение КЭ - это стабилитроннообразные дела. Они назначаются так, чтобы переход БК не отработал как стабилитрон...

В целом - согласен, решение странное.

Надёжнее и проще ИМХО было оставить два элемента: резистор (керамический) и стабилитрон. Тепло выделялось бы на резисторе (и частично - на стабилитроне), а не на регулирующем транзисторе...

[Глеб]

Интегральник будет отсекать гораздо больший ток

СИТ выпускает кренки с разной отсечкой по току: 100, 250, 500мА, причём на выбор с гистерезисом или без (А-В и Б-Г); есть и в smd корпусах.
Удобнейшая вещь, буржуи не додумались почему-то.

[Глеб]

Надёжнее и проще ИМХО было оставить два элемента: резистор (керамический) и стабилитрон

Я часто так делаю:



в том числе и для питания шим-контроллеров. Причём не гасящий конденсатор, а именно кондовый отечественный проволочный резистор)) КПД-нагрев да, зато надёжность 100%-ная!
На картинке довольно мощный вариант - порядка 25мА; контроллеры же обычно более экономичные. Например, 1211ЕУ1 вполне довольствуется ОППВ с гасящим 16...18кОм 2Вт.

[Vygandas]

Удобнейшая вещь, буржуи не додумались почему-то.

Делали. Встречал в старых справочниках то ли NS то ли Ti . Просто это оказалось никому не нужно и забылось.

[Глеб]

Просто это оказалось никому не нужно и забылось

Вариативность ограничения по току - не нужна?? Скорее уж маркетинг подвёл.

old_hippie, кстати картонный питатель на фото отсюда:



Приставка к ЛАТРу для безопасного запуска устройств от сети. Покупной щитовой ампервольтметр был доработан - на датчик тока намотано 10 витков, соответственно у амперметра перенесена децимальная точка на разряд влево (кстати помучился с динамической индикацией), отпилен и выброшен неудачный штатный питатель на сетевой жужжалке LNK304GN - вместо него и сделан картонный.

[Vygandas]

Вариативность ограничения по току - не нужна?? Скорее уж маркетинг подвёл.

Все очень просто - минимальная партия или соответствующая цена запуска процесса.
Нет у них привычки работать на склад и потом годами это мариновать. Никому не интересны покупатели с 3 шт./год. Проше и дешевле модифицировать схему под стандартную например LM317

[xman]

входной диодный ограничитель я прицепил к общему и к шине питания, ..... А вот по плюсу оно утаскивало шину питания на любые значения, в пиках сигнала.

Тоже нарвались... известная проблема. Такой диодный ограничитель пригоден только после ограничительного резистора.
Иначе хорошо спасают от перегрузок специализированные быстродействующие ограничители серии 1.5KExxx где "xxx" - напряжение ограничения, например 1.5KE6.8 срезает всё что выше 6.8 вольт. Они ставятся между входом и общим проводом, на практике работают отлично. Теперь использую их повсеместно.

[Глеб]

например 1.5KE6.8 срезает всё что выше 6.8 вольт. Они ставятся между входом и общим проводом

А можно такие использовать для защиты затворов ключей?

Проше и дешевле модифицировать схему под стандартную например LM317

А если гистерезис нужен? Это уже целая схема получится, а на соответствующей кренке - одна деталь

минимальная партия или соответствующая цена запуска процесса

Коллега, работавший на СИТ, говорил что цена вопроса - пережигание соответствующих диодов на готовом однообразном кристалле, своего рода программирование под заказчика/партию

[Vygandas]

А можно такие использовать для защиты затворов полевиков?

Встречал в схемах, но как всегда есть нюансы ...

Коллега, работавший на СИТ, говорил что цена вопроса - пережигание соответствующих диодов на готовом однообразном кристалле непосредственно перед корпусированием

Дорогая дополнительная операция которая увеличивает количество брака. А надо это им ?

[xman]

А можно такие использовать для защиты затворов полевиков?

Не пробовал, но противопоказаний не вижу. Входы измериловки защищают хорошо. К примеру мой товарищ сделал миллиомметр на основе китайского цифрового вольтметра, для применения на производстве, с измерительным током 1 ампер. Когда отсоединяешь прибор от обмотки крупного электромотора, проскакивает искра из-за самоиндукции. Тем не менее вход измерительного операционника спасает. Правда там еще поставлены небольшие резисторы перед 1.5KE.

[FAI4]

Схема не такая "простая"

В этой схеме реализован гистерезис:
Включение при напряжение 23 вольта,
выключение при достижении уровня 8...8,5 вольт

Это нужно чтобы защитить от перегрева полевик ШИМ-контроллера.
При низком напряжении питания (напряжении на затворе) полевик в ШИМ-контроллере (подключенном после стабилизатора) не выключается полностью и перегревается.

С таким стабилизатором полевик видимо должен быть с напряжением отсечки не выше 7..8 вольт.

[old_hippie]

Такой диодный ограничитель пригоден только после ограничительного резистора.

Ха! Думаете, его там не было??? И резистор, и мелкий конденсатор (пики). Почему так долго не мог понять, что происходит...