Замена дросселя 100 мкГн в БП для PowerBank на базе LiFePO4

[Sattva]

Приветствую, господа.

Крупное фото:
https://www.dropbox.com/s/mbq69xve0jh4p4o/2017-05-30 13.01.38.jpg

Испортил модуль питания - случайно ткнул тестером в режиме вольтметра в выход.
В этот момент плюсовой щуп тестера был в гнезде 10А. Никогда не думал, что это
может привести к нагрузке в 10А на блок питания.  Теперь знаю.

В дросселе с маркировкой "100" мгновенно образовалось отверстие (вверху на фото), из которого повалил дым.
Щуп тестера я быстро снял и блок питания даже работает, но отверстие в дросселе не радует.

Заранее благодарен за ответы.
Подробности ниже.

Помогите, пожалуйста:
1. Подобрать нужный дроссель большего номинала.
2. Предотвратить пожар и выход блока питания из строя, снизив рабочую температуру элементов.
3. Понять, можно ли вообще использовать этот БП в сумке без вентиляции?
4. Теплоотвод.

1. Подобрать нужный дроссель большего номинала.
а) На дросселе есть маркировка 100. Как я понял, это 100 микроГенри.
б) Пересмотрел несколько видео, но так и не понял на какой более мощный аналог его заменить, чтобы снизить нагрев.
в) Ищу здесь: 
inductor 100uh
https://www.aliexpress.com/premium/inductor-100uh.html?ltype=wholesale&d=y&origin=y&isViewCP=y&catId=14191105&initiative_id=AS_20170530052713&SearchText=inductor+100uh&blanktest=0&tc=ppc

smd power inductor 100
https://www.aliexpress.com/wholesale?catId=0&initiative_id=SB_20170530071329&isPremium=y&SearchText=smd+power+inductor+100

2. Предотвратить пожар и выход блока питания из строя, снизив рабочую температуру элементов.
а) Блок питания предполагается разместить в сумке на раме велосипеда.
б) Использоваться он будет для питания мобильного телефона (навигатора),
сила тока при этом составляет 1,0..1,3 А.
в) Даже 1.0 А в этом БП разогревает элементную базу до 50 - 80 С (на ощуп), что не есть хорошо для условий закрытой сумки.

Изучал тему рабочих температур северного моста материнской платы. Она может достигать 104 С в некоторых случаях.
Понимаю, что 80 С - вполне может быть в рамках нормы для большинства элементов, при пассивном охлаждении,
но наш случай - герметично закрытая от дождя сумка, потому хочется снизить нагрев.

3. Понять, можно ли вообще использовать этот БП в сумке? Греется все:
а) Конденсаторы SMD 220, 16V, SYK на входе и выходе.
б) Диод M4 на входе.
в) Дроссель 100 мкГн.
г) Даже разъем USB греется до 45 С!
д) Не чем пока замерять нагрев мелких компонентов, потому есть только пальцы.
е) При напряжении 3,3 В и токе 1,3 А имеем 4,29 Вт тепла, которое нужно рассеивать.
 

Планирую поместить БП в металлическую хромированную трубку диаметров 30 мм в качестве корпуса.

4. Теплоотвод.
а) Задумался о том, как приклеить теплопроводным клеем какие-то металлические пластины-радиаторы к
SMD компонентам БП.

б) Быть может даже микро-вентилятор понадобится поставить в трубке и поделать
отверстия для циркуляции воздуха в сумке.

в) На крайний случай можно сделать герметичную трубку-корпус, убрав USB разъем и загерметизировав провода.
Герметичную трубку можно будет вынести из сумки на раму, где охлаждение ветром получится намного лучше.
Но крепить БП на раму велика - последний вариант.

г) Видел видео в котором было показано, как два подобных блока
питания (тоже повышающие) были объединены в один с целью снизить нагрев:
Этим и занимался. Ничего не выпаивал. 
"-" объединил на входе БП (он идет на выход без сопротивления)
"+" объединил на выходе.
Некоторого нагрева удалось избежать, точнее замедлить. Поначалу все отлично!
Если дроссель и диод на входе раньше разогревались за секунды, то в паре нагрев
происходил через 5 - 10 мин, что существенно усложняло дальнейшую настйроку.

Через 5 - 10 мин один из модулей питания все же брал на себя
основную нагрузку и сильно разогревался, а второй остывал градусов до 30.

Около 90 мин игрался с настройками выходного напряжения в попытках
подобрать такое напряжение на выходе каждого БП, чтобы равномерно
распределить нагрузку, но ничего не выходило.

Замерял напряжение и силы тока на выходе одного БП USB ватт-метром.

Стало ясно, что нужно замерять силу тока между блоками питания, текущую по "плюсовому"
проводу, который объединяет блоки. Через 3 минуты замеров доигрался
и спалил дроссель в одном из блоков.

Видео с примером:
Подключаем параллельно две платы DC DC MT3608 к мощному светодиоду 100 ватт, тест.

Параметры моего БП:
Входящее напряжение: 2..6 В
Выход: 3,3..9 В.
Сила тока: до 2А
Выход: USB.

Изменено 31 мая, 2017 пользователем Sattva
Добавил видео, описал попытки распределения нагрузки на два БП

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Sattva]

Начал изучать элементы блока питания.

Диод М4
1 A <= Maximum average forward Rectified Current @T = 110 C

При этом производитель заявляет, что БП рассчитан на нагрузки до 2А.

Изменено 31 мая, 2017 пользователем Sattva

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Lexter]

32 минуты назад, Sattva сказал:

Помогите, пожалуйста:
1. Подобрать нужный дроссель большего номинала.

Дроссель большего номинала (как и меньшего) в этой схеме ставить нельзя. Номинал дросселя рассчитывается под заданные входное и выходное напряжение и ток.

 

37 минут назад, Sattva сказал:

4. Теплоотвод.

Можно поместить модуль в упомянутую вами трубку и залить резиноподобным компаундом. Их сейчас много продают. Теплопроводность компаунда конечно хреновая, но охлаждение будет много лучше, чем в закрытой сумке. Заодно и герметично.

 

А вот всё остальное, что вы много-много написали...  хмм ... прочитал, но ничего по этому поводу не скажу.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Sattva]

1 минуту назад, Lexter сказал:

А вот всё остальное, что вы много-много написали...  хмм ... прочитал, но ничего по этому поводу не скажу.

Спасибо за ответы и за то, что прочитали.
Старался писать вопрос кратко,  а дальше пояснения и исследования подробно.

[Lexter]

Нет, всё-таки скажу.

47 минут назад, Sattva сказал:

е) При напряжении 3,3 В и токе 1,3 А имеем 4,29 Вт тепла, которое нужно рассеивать.

Вот это уж совсем-совсем неправильно. Это столько мощности будет отдано в нагрузку.

А сколько будет рассеяно в тепло, - для импульсного стабилизатора зависит только от его КПД. Так что даже при очень хреновом КПД около 70%, рассеяно в тепло будет не больше 1,5 Вт.

[Sattva]

1 минуту назад, Lexter сказал:

рассеяно в тепло будет не больше 1,5 Вт.

Спасибо, что поправили.

Значит, можно заказывать вот такие дросселя?
Ссылка

[Lexter]

12 минуты назад, Sattva сказал:

Значит, можно заказывать вот такие дросселя?

Совет:

Никогда не покупайте радиодетали, если не указана марка и производитель, а на сайте производителя нет даташита. Особенно для себя, любимого.

Неизвестно, какая марка феррита, какой максимально-допустимый ток... Да и по ссылке - номинал в 10 раз меньше.

Хотя нет. С номиналом ошибка - это у вас:

1 час назад, Sattva сказал:

в) Дроссель 100 мкГн.

По обозначению на фото - должно быть как раз 10.

Изменено 31 мая, 2017 пользователем Lexter

[mvkarp]

1 час назад, Sattva сказал:

Испортил модуль питания - случайно ткнул тестером в режиме вольтметра в выход.

Хоть этим повеселили с утра.

1 час назад, Sattva сказал:

снизив рабочую температуру элементов.

Нужен полный пересчет элементов. Это если блок так работает изначально.

[KRAB]

купить новый модуль и не парить мозги  .... цена собранного модуля и цена дросселя в розницу - не на много отличаются

[Sattva]

2 часа назад, KRAB сказал:

купить новый модуль и не парить мозги  .... цена собранного модуля и цена дросселя в розницу - не на много отличаются

Спасибо за ответ, KRAB. Новый модуль есть - куплено сразу два.

Потому цель другая: модернизировать так, чтобы решить проблему с перегревом и охлаждением. Я думал, что нужно найти дроссель, который не греется - тот же ток, то же напряжение, но больше по размеру, сечению проволки и т.д. Но, наверное, ошибся и просто заменить ряд элементов по одному невозможно. Нужен пересчет всех сразу.

Нет видео и руководств по замене дросселей на более мощные. Потому и обратился сюда. Видео нет, потому что простой замены быть не может?

3 часа назад, mvkarp сказал:

Хоть этим повеселили с утра.

Нужен полный пересчет элементов. Это если блок так работает изначально.

Рад, что повеселил. Учусь потихоньку. Да, блок так работает изначально.
Потому обрадовался, что что-то сгорело - теперь нужно поднять попу и походить по знающим людям с вопросами.

Изменено 31 мая, 2017 пользователем Sattva

[KRAB]

51 минуту назад, Sattva сказал:

нужно найти дроссель, который не греется

греется - ну и хер ему навстречу ... это НОРМА ... у многих ферритов и 90-100 градусов нагрев - норма - то температуры Кюри - далеко им ...

[Sattva]

Понял. Спасибо.

[Sattva]

Нашел большой раздел про индуктивности на этом форуме:
https://goo.gl/aKe4yl

И руководство по расчету дросселя:
http://valvolodin.narod.ru/articles/drossel.pdf

Но, мотать дросселя  - это чуть позже.
Пока что нашел продавца, у которого не просто кучка дросселей, а есть некоторые параметры.
Есть два варианта:

1.
Индуктивность: 10 мкГн 
Корпус: 8мм х 10мм
Частота тестирования: 1 кГц
DCR (max), Ohm: 0.04
IDC (max), A: 3.8

2.
Индуктивность: 10 мкГн 
Корпус: 9мм х 12мм
Частота тестирования: 1 кГц
DCR (max), Ohm: 0.03
IDC (max), A: 3.4

Цена: 2,39 USD за 10 штук
https://www.aliexpress.com/item/10pcs-power-inductor-dip-10uH-100uH/32745999567.html

Подскажите, пожалуйста, что лучше взять?

[irokess]

12 минуты назад, Sattva сказал:

Подскажите, пожалуйста, что лучше взять?

Лучше взять старую нерабочую материнку или видюху или еще что-то содержащее дроссель на 100мкГн и оттуда выдрать. Куда будете потом девать лишних 9 штук? Не говоря уже о 2 месяцах ожидания, к тому времени и велосезон закончится.

Кстати вы собрались покупать на 10, а вроде требуется на 100.

Еще кстати - вы уверены (есть инструмент?) что сможете вот так запросто перепаять?

Изменено 31 мая, 2017 пользователем irokess

[Sattva]

1 час назад, irokess сказал:

Кстати вы собрались покупать на 10, а вроде требуется на 100.

Тут вот как. Маркировка 100 означает 10 мкГн именно такая штука нужна.
 

Цитата

Еще кстати - вы уверены (есть инструмент?) что сможете вот так запросто перепаять?

Вы правы. Задача непростая. Но в Киеве есть мастера, которые это сделают. Я едва ли справлюсь.
 

Цитата

Лучше взять старую нерабочую материнку или видюху или еще что-то содержащее дроссель на 100мкГн и оттуда выдрать. Куда будете потом девать лишних 9 штук? Не говоря уже о 2 месяцах ожидания, к тому времени и велосезон закончится.

Все логично. Но тут дело не только в вело-сезоне. Иначе я бы и не заморачивался.
Вопрос в том как выявить (без подходящего мультиметра) и где найти хорошие дросселя. Пока только купить по каталогу.

Так вот, есть 3 лишних аккумулятора Headway 40152
Остаточная емкостью 14 Ач каждый
Масса 0,6 кг
Длинна: 152 мм
Рабочая сила тока до 10С = 140 А
Регулярно мною используется режим разряда 20 А
Рабочая температура: -20 .. +40 С
Количество циклов перезаряда: 2000
Рабочее напряжение: 2,5 .. 3,4 В

Это означает, что 1 такой элемент питания при своей цене в $35 может:
1. Зарядить 5-6 смартфонов с батареей 2000 мАч и обеспечить тем самым целую небольшую велопокатушку энергией.
2. Делать это одновременно, так как выдает без проблем 7*1,5 А = 10,5 А

Много ли мы знаем Li-Ion PowerBank'ов, способных на такое? Ни одного, так как только LiFePO4 может справиться с такими задачами, а потому и применяется в электромобилях.

Валяется три таких элемента без дела 3 года уже.
А я маюсь в поездках, походах и вело-покатушках китайскими PowerBank способных выдать 1000 мА макс.

Так вот, задача в том, чтобы наладить работу одного блока питания. Далее закупить штук 6, модернизировать их, и создать целую станцию для питания смартфонов небольшого лагеря. Но это все будет потом.

А сейчас мне удалось найти породистые дросселя с паспортом и допустимой силой тока в 3А на
https://www.digikey.com/product-detail/en/bourns-inc/RL622-100K-RC/M9981-ND/946865

а затем и на Чип и Дип их же:
https://www.chipdip.ru/product/rl622-100k-rc-rf-choke-10uh-3a-10-14mhz

RL622-100K-RC, RF CHOKE, 10UH, 3A, 10%, 14MHZ
Линия Продукции: RL622 Series
Индуктивность: 10мкГн
Упаковка: Each
DC Ток: 3А
Максимальное DC Сопротивление: 0.045Ом
Допуск Индуктивности: ± 10%
Минимальная Собственная Частота: 14МГц
http://www.farnell.com/datasheets/1695387.pdf

И эти уже паять даже я смогу, а старые оплеткой или кусачками сниму.

Вот с такими далеко идущими целями стал морочить голову форумчанам, попутно изучая тему дросселей.

 

Изменено 31 мая, 2017 пользователем Sattva

[irokess]

Насчет 10-100 согласен, ступил.
Но насчет "найти хорошие дросселя" - судя по длине постов и ваших пространных комментариях, ваш выбор - купить. Покупайте. Есть люди, которые страстно хотят купить "фирменную вещь", кто против...

 

 

Изменено 31 мая, 2017 пользователем irokess

[Sattva]

7 часов назад, irokess сказал:

судя по длине постов и ваших пространных комментариях...

Я программист. Люблю комментарии. ;-)
Но вы правы - нужно учиться писать меньше.

Дроссели тороидальные и гантелевидные найдены у местных поставщиков.
Осталось заказать, забрать и посетить мастерскую, где помогут заменить и, что важнее, перемерять параметры эл. цепей.

Если прийти в мастерскую с пустыми руками, то реакция будет схожая с форумной: "нафиг надо?" или "Вау! Тут работы на неделю!" Если закупить детали и попросить заменить/замерять, то скорее сделают, чем пошлют. В этом мне форум очень помог!

Полагаю, что в ближайшие дни задача снизить нагрев блока питания будет выполнена. О результате сообщу.

Изменено 1 июня, 2017 пользователем Sattva

[KRAB]

43 минуты назад, Sattva сказал:

посетить мастерскую, где помогут заменить и, что важнее, перемерять параметры эл. цепей.

расценки представляешь?!

[Sattva]

15 часов назад, KRAB сказал:

расценки представляешь?!

$10 за 20-30 мин внимания достаточно?

[KRAB]

от загрузки мастера зависит ...

Поверь, проще делать моментально типовухи, чем устраивать тебе НИОКР и отвечать потом на глупые вопросы ...

[Гость Л-логика]

То есть, ты хочешь потратить минимум 15$, прождать 2 месяца, сходить к мастеру и капать ему на мозги. А НЕ ПРОЩЕ ли купить dc-dc по мощнее за 5$ и уже сегодня и не изобретать лисапед?

[Sattva]

10 часов назад, Гость Л-логика сказал:

То есть, ты хочешь потратить минимум 15$, прождать 2 месяца, сходить к мастеру и капать ему на мозги. А НЕ ПРОЩЕ ли купить dc-dc по мощнее за 5$ и уже сегодня и не изобретать лисапед?

Постарался описать подробно: сделать хочу прототип.
А там, может и до производства дойдем. Готов я на это тратить силы и время. Почему нет?

Не вижу в природе dc-dc step up from 2,5 V to 5.0.
Они все стартуют с диапазона Li-Ion 3,5 .. 3,7 V.
Есть вариант соединить два LiFePO4 3.0 * 2 = 6 V,
но тогда масса будет более 1 кг, что много для рюкзака.

Не придется тратить 2 мес ожидания. Сейчас за 2-3 недели
все из Китая приходить стало. И потом в местном магазине нашел нужные детали.
Все получится. :-)

19 часов назад, KRAB сказал:

от загрузки мастера зависит ...

Поверь, проще делать моментально типовухи, чем устраивать тебе НИОКР и отвечать потом на глупые вопросы ...

Часто хорошие мастера опечалены тем, что скучно им - одно и то же: диагностика, замена, сборка. И так по кругу. Хотят творчество! Инженерию. Так вот и творчество инженерное. И преподавание. Есть те, кто это любит. Город Киев - большой. Пара человек пошлют, а третий - подскажет и поможет. Я за НИОКР и производство. Не люблю рутину.

Изменено 2 июня, 2017 пользователем Sattva

[KRAB]

Я , когда начинаются подобные клиентские задрочки, типа - а не могли бы, а вот сюда бы, а мне бы только вот тут и тут и.т.п. - я отвечаю просто - Кружок Юный техник я для себя закончил в 6 классе, мне ДАВНО все это не интересно, потому, что я и так знаю, что я могу и сделаю ЭТО, но вот Вам это не выгодно, поскольку час работы моей несоизмерим с Вашим "хочу" ищите пионЭрофф ... 

[Lexter]

В 02.06.2017 в 20:14, Sattva сказал:

А там, может и до производства дойдем.

Бизнес-план накидайте, сами тихо посмейтесь, и никому не показывайте.

[Kobanchic]

Цитата

В 02.06.2017 в 20:14, Sattva сказал:

Не вижу в природе dc-dc step up from 2,5 V to 5.0

 

Совет скорее всего запоздалый но всё таки:) есть на Китае модуль tps61088 синхронный преобразователь с высоким КПД (90% в среднем) он и решит вашу проблему!