Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 2650U)

Модератор: Хакер

Хакер
Телепат
Телепат
Аватара пользователя
 
Сообщения: 16079
Зарегистрирован: 13.11.2005 (Вс) 2:43
Откуда: Казахстан, Петропавловск

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение Хакер » 24.04.2015 (Пт) 5:21

Итак, я начал с того, что сделал замеры тока, потребляемого системной логике от шины питания 3.3 V. Когда в устройство был включен только один сетевой кабель, работал DSL, но были выключены Wi-Fi и USB — потребляемый ток был 420 mA. Втыкание второго сетевого кабеля повышело потребление до 490 mA. С двумя сетевыми кабелями, включенным Wi-Fi, воткнутой в USB флешкой, с которой шло чтение данных, с активно работающим DSL (проигрывалось видео с YouTube-а) потребление было 750 mA.

Я решил, что даже если добавить ещё два хоста, вряд ли потребление тока в среднем было бы больше, чем 1.5 А, при максимальной загрузке.

Этот фактор вместе с осознанием того, какие детали у меня есть под рукой, привёл к решению делать преобразователь на базе микросхемы MC34063. Собственно, один из родных преобразователей в этом модеме работает точно на таком же чипе. Число 1.5 А тут ключевое в том плане, что это максимальный ток, который выдерживает внутренний ключевой транзистор этого контроллера: для бОльших токов нужно применять внешний транзистор.

Раз так, тут же была нарисована такая схема:
Изображение

В общем-то, для тех, кто не знает: MC34063 — классика жанра. Простой и старый (я бы даже сказал — устаревший) контроллер для построения импульсных преобразователей, жутко распространённый, очень дешёвый и не очень эффективный. Схема тоже получилась вполне себе классической.

Далее следовало развести плату. Основная трудность при разводке заключалась в том, что нужно не просто уместиться в узкий (15—18 мм от платы до верхней крышки) корпус модема, но и:
  1. На нашей плате точки подключения к оригинальной плате должен иметь такое взаиморасположение, чтобы это подключение можно было выполнить по кратчайшему пути, без перекрещивания, без соплей из проводов, а желательно — проволочными перемычками.
  2. Массивные габаритные детали нашего преобразователя вместе с нашей платой должны огибать и «обтекать» массивные детали на оригинальной плате модема.
  3. Плату желательно разместить в районе преобразователей, подальше от нежных аналоговых сигнальных цепей.

Первоначальный вариант того, как я это развёл, был таким:
Изображение

В 3D это выглядело так:
Изображение Изображение

Тут я уже определился, что условный «вход» преобразователя — две точки — я подпаяюсь прямо к ножкам оригинального чипа SC4542. То есть к ножкам GND и Vin. Выход же моего преобразователь должен был проволочной перемычкой соединяться с «правой» точкой оригинального выпаянного дросселя.

Впрочем, я вовремя заметил два серьёзных косяка:
  1. В моей первоначальной схеме токовый шунт был собран из пяти параллельных одноомных резисторов, что давало общее сопротивление 0.2 Ω. На таком шунте для возникновения на нём напряжения в 0.330 V (именно таково пороговое напряжение срабатывания защиты от перегрузки) через него должен течь ток 0.33 / 0.2 = 1.65 A — что выше, чем предельные 1.5 A для MC34063 без использования внешнего транзистора. Иными словами, при таком подходе у меня микросхема сгорела бы раньше, чем сработала защита от предельного тока. Поэтому один резистор я убрал, сопротивление шунта стало 0.25 Ω, что даёт токовый лимит в 1.32 A, что, по моим оценкам, было расценено как вполне приемлемой ограничение.
  2. Дроссель L1 должен был лезть в «нишу», образованную деталями оригинальной платы, при этом я вовремя увидел, что мои C2 и C5 просто упрутся в конденсаторы на оригинальной плате. То есть в таком видео плата бы не уместилась.

Пришлось переделывать. Сначала я бросился делать совершенно другую разводку, но потом понял, что, скорее всего, ничего не получится, и что оригинальная идея наиболее перспективна. Пришлось C2 и C5 просто сдвинуть вбок, увеличив промежуток между этой парой конденсаторов и дросселем:
Изображение
Изображение Изображение

Да, меня сильно расстраивало это пустое место между L1 и конденсаторами C2+C5, оно нарушало торжество компактности, которая была достигнута в предыдущей версии разводки, но что поделать?

Дело за изготовлением платы.

Рисунок дорожек был перенесён на поверхность заготовки:
Изображение
Изображение

Надо сказать, что рисунок перенёсся просто ужасно. Это одна из худших моих плат в плане качестве рисунка дорожек: рваные контуры, переменная толщина. Видимо сказалась плохая обработка поверхности перед переносом рисунка, спешка, некоторая неподготовленность рабочего места и в большей степени — материал подложки (пористый вместо глянцевого).

Но переделывать я не стал.

Плата после травления:
Изображение
Изображение

После смывания травильной маски:
Изображение
Изображение

Тут приходит время рассказать о моей глупости и криворукости. Я на переднюю и тыльную сторону платы нанёс ещё и маркировку (см. выше — в точности как на 3D-моделях). А после попробовал сделать первую пробную пайку детали. И для этого применил флюс из банки, которой раньше не пользовался. А потом попробовал отмыть его, чтобы посмотреть, насколько хорошо он смывается. И во время отмывки по дурости собственной схватил ватку, намоченную ацетоном, и провёл ею по плате. Надо ли говорить, что от этого нанесённая маркировка стёрлась, смыслась и растворилась с обеих сторон? Так что маркировки нет, хотя изначально она была. Эх... :oops:

Сначала были запаяны все дискретные SMD-компоненты:
Изображение

Затем микросхема и диод, а в последнюю очередь — выводные компоненты (дроссель и конденсаторы):
Изображение
Изображение

В конце-концов, когда всё было запаяно:
Изображение Изображение

Торчащие штырьки — это тестовые «входы» и «выходы», используемые во время тестирования после завершения пайки (и после отмывки от флюса и сушки). Я цеплял к ним крокодилы. Преобразователь заработал как следует с первой же попытки, но это, конечно же, проба без существенной нагрузки. Теперь необходимо уместить платку туда, где ей предстоит прожить ближайшие две месяца.

Объясню свою изначальную идею.

Идея в том, что плата стоит вертикально (перпедикулярно к плоскости оригинальной платы), и проволочными перемычками соединена с соответствующими точками оригинальной платы.

То есть стоит она примерно вот так, и проволочные ножки идут к родительской плате вот так:
Изображение

Примерка на месте:
Изображение

Обратите внимание, как выступающие детали нашего преобразователя помещаются в «ниши», образованные промежутками между деталями оригинальной платы:
Изображение

В итоге проволочные ножки преобразователя были окончательно припаяны к соотвуетствующим точкам на оригинальной плате, на модем было подано питание, и он завёлся:
Изображение

Радостно заморгал «лампочками», в общем, одним словом, заработал, как полагается.

После чего был наконец собран:
Изображение

Хэппи-энд! :D

_________________

Итак, можно считать, что проблема решена на ближайшие 2 месяца, пока не придут заказанные на eBay-е чипы SC4524.

Напоследок хочу отметить, что ленивое решение обойтись без внешнего транзистора было не очень хорошим. У MC34063 в роли ключевого элемента выступает транзистор Дарлингтона (пара биполярных транзисторов). Никакого трюка с бутстрапом (вольтодобавкой) в нём не предусмотрено. Падение напряжения на открытом транзисторе составляет 1.4—1.5 V в той топологии, как у меня на схеме. При токе 750 mA на транзисторе рассеивается мощность чуть больше 1 ватта. Так что чип прилично греется. С внешним полевым транзистором был бы еле тёплым.

Впрочем, токовое ограничение выставлено в 88% от предельного для данного чипа (полтора ампера), так что если чип способен пережить нагрев, возникающий при протекании через SWC→SWE тока в 1.5 A, можно быть уверенным, что от перегрева он не умрёт.

________________


Продолжение следует: ждите вторую серию, когда придут заказанные микросхемы.
—We separate their smiling faces from the rest of their body, Captain.
—That's right! We decapitate them.

ger_kar
Продвинутый гуру
Продвинутый гуру
Аватара пользователя
 
Сообщения: 1876
Зарегистрирован: 19.05.2011 (Чт) 19:23
Откуда: Кыргызстан, Иссык-Куль, г. Каракол

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение ger_kar » 24.04.2015 (Пт) 6:31

А старый чип остался на месте? Может его лучше было совсем убрать?

Хакер писал(а):Продолжение следует: ждите вторую серию, когда придут заказанные микросхемы.

Если все работает, то зачем еще городить огород?
Бороться и искать, найти и перепрятать

Хакер
Телепат
Телепат
Аватара пользователя
 
Сообщения: 16079
Зарегистрирован: 13.11.2005 (Вс) 2:43
Откуда: Казахстан, Петропавловск

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение Хакер » 24.04.2015 (Пт) 15:12

ger_kar писал(а):Если все работает, то зачем еще городить огород?

КПД, теплообразование, вибростойкость.

Если и оставлять, то надо переделать на использование внешнего транзистора. В любом случае SC4542 круче: работает на более высокой частоте (на порядок), требует маленького дросселя, меньше пульсации, больше эффективность.
—We separate their smiling faces from the rest of their body, Captain.
—That's right! We decapitate them.

Хакер
Телепат
Телепат
Аватара пользователя
 
Сообщения: 16079
Зарегистрирован: 13.11.2005 (Вс) 2:43
Откуда: Казахстан, Петропавловск

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение Хакер » 06.06.2015 (Сб) 10:33

Хакер писал(а):Продолжение следует: ждите вторую серию, когда придут заказанные микросхемы.


Микросхемы SC4524 пришли:
Изображение
—We separate their smiling faces from the rest of their body, Captain.
—That's right! We decapitate them.

ger_kar
Продвинутый гуру
Продвинутый гуру
Аватара пользователя
 
Сообщения: 1876
Зарегистрирован: 19.05.2011 (Чт) 19:23
Откуда: Кыргызстан, Иссык-Куль, г. Каракол

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение ger_kar » 06.06.2015 (Сб) 11:16

Хакер писал(а):Микросхемы SC4524 пришли:
И во сколько они обошлись вместе с доставкой?
Бороться и искать, найти и перепрятать

Хакер
Телепат
Телепат
Аватара пользователя
 
Сообщения: 16079
Зарегистрирован: 13.11.2005 (Вс) 2:43
Откуда: Казахстан, Петропавловск

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение Хакер » 06.06.2015 (Сб) 11:24

8 долларов за 10 чипов.

(Без доставки: 4 доллара за 10 чипов)
—We separate their smiling faces from the rest of their body, Captain.
—That's right! We decapitate them.

Хакер
Телепат
Телепат
Аватара пользователя
 
Сообщения: 16079
Зарегистрирован: 13.11.2005 (Вс) 2:43
Откуда: Казахстан, Петропавловск

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение Хакер » 09.07.2015 (Чт) 13:00

Хотя чипы были заказаны ещё 24 апреля, а пришли 6 июня, из-за моей экстремальной загруженности только сейчас возникло окно времени, когда я мог довершить ремонт.

Вчера решил взяться за дело. Отключил устройство, разобрал. Окинул ещё раз плату взглядом — немного опустились руки от осознания предстоящих мучений с выпаиванием (у микросхемы на днище 9-ый большой полигональный контакт — припаянный к большому полигону земли с большой теплоёмкостью). Одновременно с мыслью о выпаивании я задумался и о запаивании.

Ведь в прошлый раз прямо во время ремонта умер паяльник от паяльной станции. И был куплен новый. Но этот новый обладал (типичным для всей серии этой модели) дефектом: нагревательный элемент был припаян к плате неправильно и за счёт этого не доставал своим кончиком до дна отверстия в жале. А это приводило к плохой теплопередаче от нагревателя к жалу, и паять массивные детали было пыткой — жало быстро остывало, а нагреватель оставался сравнительно горячим и станция никак не противодействовала остыванию жала. Орудовать таким паяльником для финишного ремонта (в прошлый раз был временный вариант) мне бы не хотелось.

Чтобы исправить этот дефект нового паяльника, нужно было перепаять нагреватель (ближе к жалу). Но здесь возник парадокс одного маркера: нужен был второй паяльник. Старый паяльник не функционировал, пользовался ЭПСН я тем более не хотел.

Поэтому я поехал и купил отдельно новый нагревательный элемент.

План был таким :) :
  1. Новым дефективным паяльником перепаять нагреватель в старом паяльнике, вернув его в строй.
  2. Старым паяльником перепаять нагреватель в новом паяльнике, устранив в нём дефект.
  3. Получить два работающих паяльника с правильно установленными нагревателями (без брака).

Но вчера у меня сил не осталось, поэтому работу над паяльниками начал сегодня утром.

Изображение
(Новый паяльник / новый нагревательный элемент / старый паяльник)

В итоге теперь у меня два хороших паяльника. Надо бы ещё одну подставку и одну паяльную станцию. Хотя даже просто с двумя паяльниками удобство уже ощущается в том, что проще переключать паяльники, чем чем постоянно менять одно жало на другое.

_____________________________

Опять разобрал модем, снял плату, отпаял от неё мой временный преобразователь 12V→3.3V, завернул плату модема в фольгу, оставив маленькое операционное поле над чипом — мера против утекания тепла при работе феном. И даже с учётом этого чип не поддавался. В конце-концов процесс пошёл, когда температуру фена я довёл до 390 °С, но всё равно в процессе отпаивания старый чип раскололся:
Изображение

Снял фольгу и ждал, пока плата остынет. После этого я припаял свой преобразователь обратно, чтобы запустить устройство и посмотреть, не умерло ли чего от перегрева:
Изображение

Ничего не умерло.

Опять отпаял преобразователь, а из него выпаял диод SS24, который был взят с платы модема во время изготовления платы преобразователя.

Осталось запаять на место новый чип SC4542 (U1), диод SS24 (D16) и дроссель (L9):
Изображение

Изображение

Сначала я припаял только контроллер, запитал устройство и посмотрел осциллографом на пин «SS». Вдруг картина в точности бы повторяла то, что наблюдалось со старым чипом? Но нет, с новым чипом там оказалась «пила» — значит чип исправно заряжал конденсатор мягкого старта, а потом разряжал, почуяв неладное (напряжение на фидбек-пине ведь не росло, хотя выходной транзистор был открыт). Устройство при этом, естественно, не работало.

В общем, как я и предполагал — вся проблема была в чипе SC4524.

Запаял оставшиеся диод и дроссель:
Изображение

Включаем: устройство заводится, инициализируется, подключается по DSL, раздаёт LAN и Wi-Fi, — в общем, работает полноценно. Рядом с устройством лежит платка самодельного преобразователя, от которой питалась вся системная логика последние два месяца. В неё надо только вернуть диод, и будет юзабельный преобразователь, выдающий 3.3V 1.5A.

Изображение

На этом история с модемом закончена. Хэппи-энд :)
—We separate their smiling faces from the rest of their body, Captain.
—That's right! We decapitate them.

alibek
Большой Человек
Большой Человек
 
Сообщения: 14098
Зарегистрирован: 19.04.2002 (Пт) 11:40
Откуда: Russia

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение alibek » 09.07.2015 (Чт) 15:01

Хакер писал(а):Хэппи-энд :)

Хэппи-энд будет после бэкапа конфигов и восстановления пароля.
А пока что это кода.
Lasciate ogni speranza, voi ch'entrate.

Хакер
Телепат
Телепат
Аватара пользователя
 
Сообщения: 16079
Зарегистрирован: 13.11.2005 (Вс) 2:43
Откуда: Казахстан, Петропавловск

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение Хакер » 09.07.2015 (Чт) 15:10

alibek писал(а):Хэппи-энд будет после бэкапа конфигов и восстановления пароля.

Уже давно. После того, как закончил с платкой преобразователя в апреле, снял бэкап и нашёл способ извлечь из него пароль.
—We separate their smiling faces from the rest of their body, Captain.
—That's right! We decapitate them.

ger_kar
Продвинутый гуру
Продвинутый гуру
Аватара пользователя
 
Сообщения: 1876
Зарегистрирован: 19.05.2011 (Чт) 19:23
Откуда: Кыргызстан, Иссык-Куль, г. Каракол

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение ger_kar » 09.07.2015 (Чт) 17:20

А можно немного поподробнее про паяльник? В чем заключалась переделка?
Жаль наверное не осталось снимков из серии "Как было".
Как например выяснилось, что нагреватель не достаёт? Его же видно, куда он там достал или нет в закрученном состоянии. У меня тоже остался в живых один такой паяльник и после
Хакер писал(а):Но этот новый обладал (типичным для всей серии этой модели) дефектом: нагревательный элемент был припаян к плате неправильно и за счёт этого не доставал своим кончиком до дна отверстия в жале. А это приводило к плохой теплопередаче от нагревателя к жалу...
Захотелось свой довести до ума, если конечно и он обладает таким же дефектом.

Хакер писал(а):Старый паяльник не функционировал, пользовался ЭПСН я тем более не хотел.
Странно, а для меня ЭПСН - это основной вид паяльника. Чем тебе так не угодил старый добрый ЭПСН?
Бороться и искать, найти и перепрятать

ger_kar
Продвинутый гуру
Продвинутый гуру
Аватара пользователя
 
Сообщения: 1876
Зарегистрирован: 19.05.2011 (Чт) 19:23
Откуда: Кыргызстан, Иссык-Куль, г. Каракол

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение ger_kar » 09.07.2015 (Чт) 17:25

И еще. А как происходил процесс запаивания чипа. Феном прогревал? Мне такие (с большой площадкой) еще не доводилось паять, поэтому твой опыт не помешает :)
Бороться и искать, найти и перепрятать

Хакер
Телепат
Телепат
Аватара пользователя
 
Сообщения: 16079
Зарегистрирован: 13.11.2005 (Вс) 2:43
Откуда: Казахстан, Петропавловск

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение Хакер » 09.07.2015 (Чт) 17:40

ger_kar писал(а):А можно немного поподробнее про паяльник? В чем заключалась переделка?

В отпаивании всех 4 проводков, перепозиционировании нагревателя и припаивании обратно 4 проводков так, чтобы позиция нагревателя была оптимальной.

ger_kar писал(а):Как например выяснилось, что нагреватель не достаёт?

Это общеизвестный факт для тех, кто имеет отношение к отрасли и не сидит в глухой тайге. Если гуглить по фразе «доработка паяльника Lukey» — найдётся сотня статей на тему.

ger_kar писал(а):Его же видно, куда он там достал или нет в закрученном состоянии.

В общем случае: штангенциркуль в помощь. Измеряем глубину отверстия в жале, сравниваем с длиной торчащей из втулки части нагревателя. В моём случае первоначально достаточно было сравнить длину выступающей части нагревателя старого паяльнкиа и нового (старый не имел дефекта). В конце-концов имея отпаянный умерший нагреватель можно было вставить нагреватель в жало и поставить риску по границе жала, а потом вытащить его и приложить нагреватель к выступающей части нагревателя нового паяльника.

ger_kar писал(а):Чем тебе так не угодил старый добрый ЭПСН?

Тем, что он старый и не совсем не добрый. По-моему тут нечего обсуждать. Всё и так очевидно.
—We separate their smiling faces from the rest of their body, Captain.
—That's right! We decapitate them.

Хакер
Телепат
Телепат
Аватара пользователя
 
Сообщения: 16079
Зарегистрирован: 13.11.2005 (Вс) 2:43
Откуда: Казахстан, Петропавловск

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение Хакер » 09.07.2015 (Чт) 17:49

ger_kar писал(а):А как происходил процесс запаивания чипа. Феном прогревал?

Припаивал паяльником, для этого ведь его и делал. Большой полигон остался не припаянным.
Он не токовый, а охладительный — а в моих условиях чип не так греется, чтобы это было критичным.

Чтобы запаять его феном, надо иметь свежую паяльную пасту, у меня её нет: в последнее время паяльными делаю занимаюсь редко, а паста капризна к условия хранения (хранить её нужно в холодильнике).
—We separate their smiling faces from the rest of their body, Captain.
—That's right! We decapitate them.

ger_kar
Продвинутый гуру
Продвинутый гуру
Аватара пользователя
 
Сообщения: 1876
Зарегистрирован: 19.05.2011 (Чт) 19:23
Откуда: Кыргызстан, Иссык-Куль, г. Каракол

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение ger_kar » 09.07.2015 (Чт) 18:19

Хакер писал(а):Припаивал паяльником, для этого ведь его и делал. Большой полигон остался не припаянным. Он не токовый, а охладительный — а в моих условиях чип не так греется, чтобы это было критичным.
А может в таких случаях можно просто промазать место контакта термопастой? Это конечно не пайка, но тепловой контакт будет значительно лучше.
Хакер писал(а):паста капризна к условия хранения (хранить её нужно в холодильнике).
Вот оно что, поэтому она подлая пересыхает :( . Но её даже в тех местах где продают никто в холодильниках не хранит (у нас по крайней мере так). Но это ерунда, в засохшую пасту можно добавить флюса жидковатой консистенции и перемешать микролопаткой. И все нормально.
Бороться и искать, найти и перепрятать

Хакер
Телепат
Телепат
Аватара пользователя
 
Сообщения: 16079
Зарегистрирован: 13.11.2005 (Вс) 2:43
Откуда: Казахстан, Петропавловск

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение Хакер » 10.07.2015 (Пт) 4:23

ger_kar писал(а):А может в таких случаях можно просто промазать место контакта термопастой? Это конечно не пайка, но тепловой контакт будет значительно лучше.

Термопаста эффективна только при микронных слоях. При слоях, толщина которых приближается к миллиметру, она становится превосходным теплоизолятором.

У дефектных паяльниках конец нагревателя не достаёт 5 мм до упора отверстия жала. А по цилиндрической поверхности дистанция 0,1 мм.
—We separate their smiling faces from the rest of their body, Captain.
—That's right! We decapitate them.

iGrok
Артефакт VBStreets
Артефакт VBStreets
 
Сообщения: 4247
Зарегистрирован: 10.05.2007 (Чт) 16:11
Откуда: Сетевое сознание

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение iGrok » 10.07.2015 (Пт) 23:32

Хакер писал(а):У дефектных паяльниках конец нагревателя не достаёт 5 мм до упора отверстия жала. А по цилиндрической поверхности дистанция 0,1 мм.

Я думаю, имелся в виду охладительный полигон, а не забивание паяльника термопастой. :)
Впрочем, там слой тоже будет слишком толстым.
label:
cli
jmp label

ger_kar
Продвинутый гуру
Продвинутый гуру
Аватара пользователя
 
Сообщения: 1876
Зарегистрирован: 19.05.2011 (Чт) 19:23
Откуда: Кыргызстан, Иссык-Куль, г. Каракол

Re: Вечерний D-Link'овский сюрприз (электрический шторм? 265

Сообщение ger_kar » 10.07.2015 (Пт) 23:38

iGrok писал(а):Я думаю, имелся в виду охладительный полигон, а не забивание паяльника термопастой.
Конечно это я и имел ввиду. На забивание паяльника пастой фантазии у меня не хватило :)
Бороться и искать, найти и перепрятать

Пред.

Вернуться в Мой блог

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

    TopList