Непрочитанное сообщение
renice123 » 5 май 2021, 12:53
На днях получил преобразователь с «выбитой» микросхемой, подумал, что надо бы возродить старую ветку, чтобы поделиться информацией и выслушать советы более опытных товарищей.
Буду писать по порядку, так как работа Турбо 2х2, судя по тому, что я смог проверить, по крайне мере запутанная.
Как все это работает и почему работа столь «ненадежна». В Турбо неотключаемые ni-mh аккумуляторы, поэтому есть некая «дежурка» и «спящие режимы». Спящих режимов несколько — например, внизу платы с PIC контроллером (PIC16F877A) виден полевой транзистор, управляющий питанием высоковольтной части платы. Таким образом, устройство последовательно отключает питание сначала для высоковольтной части, затем для низковольтной и «впадает» в спячку, из которой устройство выводится или нажатием на кнопку питания или подзарядкой аккумуляторов.
На irf248h построена (он в самом низу платы управления и двух низковольтных преобразователей), насколько я могу судить, коммутация устройства — управление подачей питания на плату высоковольтного преобразователя. Также внизу виден обычный стабилизатор напряжения на 5 В (судя по всему, надо будет замерить напряжение, хотя для PIC требуется по крайней мере от 3.3 до 5 В).
(Скорее всего контроллер PIC16F877A никогда не отключается, но я еще не проверял напряжение на полностью «выключенном» устройстве на лапке питания PIC.)
Также в устройстве три импульсных преобразователя — два относительно мощных идентичных step down преобразователя MAX1745 и один могучий step up преобразователь uc3842an. К Турбо 2х2 компания поставляет шнуры для никонов, например, для D1X или D2X, а также многих других фотоаппаратов. Так что легко посчитать, что каждый из двух преобразователей (по одному на канал) обеспечивают ток до по крайней мере 5 А (столько потребляет в пике, например, nikon D1X).
Эти преобразователи работают всегда, по крайней мере если напряжение питания выше 14 В (точные цифры я пока еще затрудняюсь сказать, не проверял). Преобразователи «программируемые», то есть путем коммутации перемычек в шнурах задается выходное напряжение в определенных пределах — по крайней мере от 5 до 12 В, выше-ниже я не проверял.
Преобразователи работают очень надежно, но проблема неожиданно выскакивает с защитой высоковольтного преобразователя на 310 В. Здесь подробнее.
Я начал чинить Турбо 2х2 с неработающей микросхемой преобразователя (она сильно грелась). Чтобы проверить работу блока, я запрограммировал контроллер Ардуино Pro Micro как шим на 92 кГц и со скважностью около 10 % и подключил к полевому транзистору преобразователя через резистор. Все сразу заработало, но… высоковольтного сигнала на выходе не было, хотя напряжение 290 В присутствовало на конденсаторе.
Между прочим, полевой транзистор преобразователя очень неплох и я почти уверен, что он без проблем выдержит частоту, допустим, около 200 кГц, а может быть и выше.
Я уже знал, что Турбо 2х2 управляется восьмибитным микроконтроллером PIC16F877A.
И было понятно, что если в высоковольтной цепи стоят два тиристора S6S и управляемые оптически triac“и (IS3052 или им подобные, «optically coupled random phase non-zero triac drivers»), то «мозги» Турбо в какой-то момент блокируют высоковольтные цепи.
Тиристоров на самом деле три, но я проследил работу только двух тиристоров — по одному на канал коннектора. Это S6S SCR-тиристор от Teccor (он же gate-controlled rectifiers, высокотоковый высоковольтный SCR-thyristor).
Также явно в целях экономии энергии с микросхемы преобразователя uc3842an снимается напряжение 16 В — происходит отключение микросхемы.
C высоковольтной частью более менее все понятно — тиристоры отключают DIN-разъемы от 310 В, затем после небольшой паузы микроконтроллер отключает питание на микросхеме преобразователя. В этот момент микроконтроллер также сигнализирует миганием желтых светодиодов, что отключает потребителя от высоковольтного питания.
И вот здесь основная проблема Турбо 2х2 — программисты компании явно перемудрили с защитами и встроили крайне неудобные для фотографа алгоритмы работы.
Понятно, что именно PIC управляет индикацией — показывает «уровень» заряда, подключаемое зарядное устройство (при этом потребитель отключается), мигает желтыми светодиодами. Но вот логика работы PIC несколько необычная, хотя кажется логичной, если учитывать особенности ni-mh аккумулятора (недопустимость разряда ниже 1.1 В на банку).
Чтобы понять алгоритм индикации, я подключил к Турбо 2х2 программируемый блок питания, способный выдавать ток до 8А в диапазоне напряжений от 6 до 24 В.
Результаты меня удивили. Например, PIC «отключает» высоковольтный преобразователь уже при напряжении чуть ниже 16 В, то есть батарея еще полна энергии, но PIC «считает», что аккумулятор разряжен. Быть может, это правильное решение для ni-mh аккумулятора.
«Вольтметр» также работает явно не традиционно — судя по англоязычным форумам, «мозги» не считывают напряжение аккумулятора, а пытаются «рассчитать» возможную емкость. Поэтому индикация работает как-то странно — есть нижний предел (около 15 В), когда зеленый светодиод начинает мигать и преобразователь отключается, верхний предел можно условно определить в 19 В, как пишет Илья Гранин. Но если отсоединить, а затем подключить шлейф питания при напряжении 16.8 В (полностью заряженные аккумуляторы должны давать такое напряжение), то светятся лишь два зеленых светодиода! На форумах пишут, что это связано с «автокалибровкой» Турбо 2х2, потому что прежде чем устройство начнет показывать правильный заряд, следует подключить зарядку. Видимо, таким образом контроллер определяет верхний предел: зарядка включена, напряжение на аккумуляторах 19 В (или выше), значит, калибровка произошла.
Я собираюсь проверить это предположение в ближайшие дни, если будет время.
Наконец, некоторые мысли. Что делать и как быть, если есть нужда в мощном преобразователе «приличного вида», а под рукой только Квантум. Кажется, проще всего обойти высоковольтные тиристоры на выходе импульсного преобразователя, а также подключить микросхему высоковольтного преобразователя напрямую к цепи, коммутируемой полевым транзистором irf248h. Таким образом преобразователь будет всегда работать до 14-15 В (затем внутренняя схема защиты от переразряда отключит все устройство), вне зависимости от того, насколько съехали мозги устройства. При этом будет работать индикация и прочие плюшки.
Однако мы лишаемся дополнительной защиты и получаем «китайский повербанк» для фотовспышки, вроде nissin-godox преобразователей, но по цене Квантума.
Что я еще не выяснил. Во-первых, в устройстве много «странных» микросхем, например, MAX5404 - таинственный «цифровой потенциометр». Зачем он нужен, я еще не понял. Но скорее всего выполняет некие функции в работе PIC
Во-вторых, как я уже писал, не смог найти выход контроллера, ответственный за измерение напряжения.
«Стандартная» схема, по которой собирают такие «вольтметры» очень простая — это делитель напряжения со стабилитроном, подключенный к аналоговому входу PIC (чаще всего к AN5 или AN3 ). Скорее всего в схеме есть такой делитель и именно от него зависит «первоначальная» настройка контроллера. Если найти этот делитель и пересчитать резисторы, то можно понизить напряжение срабатывания выхода PIC, блокирующего высоковольтные цепи. Так как на плате очень много мощных низкоомных резисторов, то явно присутствуют цепи слежения за током.
Также кажется, что контроллер «следит» за высоковольтной частью. Думаю, если найти цепочку делителей, то можно сделать алгоритм работы PIC более вразумительным.
Отсюда мои вопросы — как и что проверить в работе преобразователя.
Какие алгоритмы проверки можно использовать. Например, кажется важным найти связь между включением высоковольтного преобразователя и работой режима «отключения» на PIC.
Дополнительные мысли. Кажется, многие проблемы связаны именно с ni-mh аккумулятором. Думаю, чтобы «улучшить» Турбо, явно имеет смысл заменить сборку ni-mh аккумуляторов на ni-cd аккумуляторы того же формата. Это однозначно сделает устройство более надежным, так как никель-кадмий допускает глубокую разрядку и количество циклов «жизни» у него в несколько раз выше, чем у ni-mh.
Напомню, в Квантуме ni-mh батареи, их следует хранить в заряженном состоянии и не разряжать ниже 1.1 В
Думаю, если еще сделать зарядку малым током, а не псевдобыструю, то устройство станет надежным как топор.
PS Учитывая высокие токи, бушующие в Квантум, я бы не рисковал переводить Турбо на литиевые батареи — рано или поздно это может привести к крайне неприятным последствиям. Если уж переводить на литий, то только на промышленные LiFePO4 - с последними я использовал Квантум и они даже не вздрагивали. Впрочем, я поставил высокотовые индустриальные a123 банки.