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:
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:
- 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.
- Массивные габаритные детали нашего преобразователя вместе с нашей платой должны огибать и «обтекать» массивные детали на оригинальной плате модема.
- Плату желательно разместить в районе преобразователей, подальше от нежных аналоговых сигнальных цепей.
Первоначальный вариант того, как я это развёл, был таким:
В 3D это выглядело так:
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:
- 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.
- 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:
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:
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:
После смывания травильной маски:
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...
Сначала были запаяны все дискретные SMD-компоненты:
Затем микросхема и диод, а в последнюю очередь — выводные компоненты (дроссель и конденсаторы):
В конце-концов, когда всё было запаяно:
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:
Примерка на месте:
Обратите внимание, как выступающие детали нашего преобразователя помещаются в «ниши», образованные промежутками между деталями оригинальной платы:
В итоге проволочные ножки преобразователя были окончательно припаяны к соотвуетствующим точкам на оригинальной плате, на модем было подано питание, и он завёлся:
Радостно заморгал «лампочками», в общем, одним словом, заработал, как полагается.
После чего был наконец собран:
Хэппи-энд!
_________________
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.
:
. 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.