Abwärtswandler LM2596

Bauen und kaputt machen

1. 1BauenAls Nächstes

   Bis auf die nackte Platine zerlegen

   Eine blaue Platine von 66 x 34 mm mit vier M3-Löchern. Eingang am linken Rand, Ausgang am rechten, beide mit der Plusklemme oben. Das große Pad links von der Mitte ist für die Kühlfahne des Reglers: Es ist Masse und Kühlkörper.

   Ausführen
2. 2

   Die SMD-Bauteile bestücken und reflowlöten

3. 3

   Den Trimmer und die Anzeige einsetzen

4. 4

   Die Kondensatoren und Klemmen einsetzen

5. 5

   Die bedrahteten Lötstellen löten

6. 6

   Den Akku an IN+ und IN- anschließen

7. 7

   Das Messgerät an den Ausgang legen

8. 8

   Den Akku einschalten

9. 9

   Die Anzeige auf OUT schalten

10. 10

    Den Trimmer auf 5 V herunterdrehen

11. 11

    Ausschalten, dann den Motor anschließen

12. 12

    Den Motor versorgen

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    Auf 3,3 V herunterdrehen

14. 14

    12 V verlangen

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    Kaputt machen: Akku verkehrt herumKaputt machen

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    Kaputt machen: C1 verkehrt herumKaputt machen

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    Kaputt machen: kalte Lötstelle am TrimmerKaputt machen

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    Kaputt machen: den Akku bis 5,5 V leerenKaputt machen

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    Kaputt machen: das Rad festhaltenKaputt machen

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    Kaputt machen: OUT+ mit OUT- kurzschließenKaputt machen

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    Kaputt machen: 44 V am EingangKaputt machen

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    Explosionsansicht

Jeder Fehler ist einer, über den echte Bastler stolpern. Lös ihn aus, lies das Symptom an der Werkbank ab und beheb ihn dann.

• Akku verkehrt herum angeschlossen

  Verpolung

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  Warum es passiert

  Symptom: Die Anzeige bleibt dunkel, der Ausgang ist tot, der Regler wird schnell heiß, und C1 zischt vielleicht. Oft fällt der LM2596 als Kurzschluss aus, also ist das Modul hinüber, auch wenn die Kabel wieder richtig herum sind.

  Mit Minus an IN+ leiten die Schutzdioden im LM2596 und im Regler der Anzeige direkt über den Akku, und C1 liegt in Sperrrichtung. Ein LiPo kann zig Ampere dadurch drücken. Auf diesem Modul gibt es keine Diode, Sicherung oder MOSFET, die das aufhalten.

  Lösung: Vertausch die Kabel. Beim nächsten Mal ein verdrehsicherer Stecker (XT30) am Akkukabel oder ein P-Kanal-MOSFET oder eine Schottky-Diode in Reihe vor dem Modul.

• Eingangskondensator verkehrt herum

  Bauteil verkehrt herum

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  Warum es passiert

  Symptom: C1 wird warm, zischt vielleicht und bläst dann über das Kreuz auf seiner Oberseite ab. Die Schaltpulse kommen jetzt aus den Batteriekabeln.

  Ein Aluminium-Elektrolytkondensator funktioniert nur in einer Richtung: Verkehrt herum bricht seine Oxidschicht durch, er leitet, erhitzt sich und baut Druck auf, bis das Sicherheitsventil aufgeht.

  Lösung: Ersetz C1 (ein abgeblasener Kondensator wird nie wiederverwendet), mit dem Streifen zum Platinenrand.

• Schleifer des Trimmers offen

  kalte Lötstelle

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  Warum es passiert

  Symptom: Das Messgerät springt von 5,00 V auf 7,6 V: Der Ausgang folgt dem Eingang. Der Motor läuft schnell und heiß. Am Trimmer zu drehen bewirkt nichts.

  Mit abgetrenntem Schleifer sieht FB nur R1 nach Masse: 0 V. Der LM2596 hält den Ausgang für viel zu niedrig und schaltet seinen Schalter voll durch. Das ist der gefährliche Ausfall: Was auch immer am Ausgang hängt, bekommt die Akkuspannung.

  Lösung: Löte die Pins des Trimmers nach. Für alles, was die Eingangsspannung nicht verträgt, setz eine Z-Diode oder eine Crowbar an den Ausgang.

• Akku leergefahren

  Brown-out

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  Warum es passiert

  Symptom: Der Ausgang sackt mit dem Akku ab: 4,7 V aus 5,5 V am Eingang. Der Motor wird langsamer. Die Anzeige arbeitet bis etwa 4 V weiter, der Wandler bis etwa 3,6 V. Nichts warnt dich.

  Unter Vout plus der Dropout-Spannung (hier etwa 0,8 V) bleibt der Schalter an, und der Ausgang ist der Eingang abzüglich des Dropouts. Das Modul hat keine Unterspannungssperre, also entlädt es einen 2S-Akku weiter, weit unter 6,0 V, den Punkt, an dem die Zellen Schaden nehmen.

  Lösung: Lade den Akku. An einem Roboter bau eine Abschaltung ein: einen LiPo-Alarm oder einen Nano, der den Akku über einen Spannungsteiler liest und die Last bei 3,3 V pro Zelle abschaltet (die Aufgabe zur Abschaltung).

• Motor festgehalten

  Überstrom

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  Warum es passiert

  Symptom: Der Motorstrom springt auf 1,25 A und der Akkustrom auf etwa 0,9 A. Das Messgerät zeigt weiter 5,00 V. Der LM2596 erwärmt sich auf etwa 70 °C.

  Ein festgehaltener Motor hat keine Gegen-EMK: Er ist nur seine 4-Ω-Wicklung, 1,25 A bei 5 V. Das liegt weit unter den 4,2 A, die der Wandler liefern kann, also hält der Ausgang. Ein kleiner Motor bringt diese Schiene nicht zum Einbruch; ein großer oder zwei parallel würden die Strombegrenzung erreichen und den Ausgang nach unten ziehen.

  Lösung: Lass los. In einem Roboter stopp den Motor im Code, wenn er blockiert (der Strom steigt, der Encoder steht), bevor das Getriebe oder das Modul überhitzt.

• Ausgang kurzgeschlossen

  Kurzschluss

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  Warum es passiert

  Symptom: Das Messgerät zeigt 0,00 V. Die Anzeige, auf IN, zeigt weiter den Eingang, weil die Messschaltung aus dem Eingang läuft. Die SS34 wird heiß; nach ein paar Sekunden fällt sie aus, und der Ausgang bleibt tot.

  Der LM2596 begrenzt seinen Schalter auf Spitzen von etwa 4,5 A, im Mittel 4,2 A. In einen Kurzschluss liegt der Ausgang nahe 0 V, also ist der Schalter weniger als ein Zehntel jedes Zyklus an, und die Diode trägt den Strom den Rest der Zeit. TI verlangt eine Diode, die mindestens für die Strombegrenzung ausgelegt ist; die SS34 ist für 3 A ausgelegt und überhitzt.

  Lösung: Entfern den Kurzschluss und ersetz D1. Setz eine Sicherung an den Ausgang oder eine Diode für 5 A (SS54), wenn Kurzschlüsse wahrscheinlich sind.

• Eingang über 40 V

  falsche Spannung

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  Warum es passiert

  Symptom: Die Diode überhitzt und fällt aus; oft nimmt sie den Regler mit, und ein Regler, der als Kurzschluss ausfällt, gibt den vollen Eingang an den Ausgang weiter.

  Solange der Schalter an ist, sieht die Diode die ganze Eingangsspannung in Sperrrichtung. Die SS34 ist ein 40-V-Bauteil, und TI will das 1,25-Fache des höchsten Eingangs. Das Modul wird für 4 bis 40 V verkauft, was schon keine Reserve lässt; 44 V liegen darüber.

  Lösung: Bleib mit dieser Diode unter etwa 32 V, oder setz eine für 60 V ein (SS36 oder SS56).

Live-Status

Teste dich selbst

• Nach: Die bedrahteten Lötstellen löten

  Wird freigeschaltet nach: Die bedrahteten Lötstellen löten

• Nach: Den Motor versorgen

  Wird freigeschaltet nach: Den Motor versorgen

• Nach: 12 V verlangen

  Wird freigeschaltet nach: 12 V verlangen

• Nach: Kaputt machen: OUT+ mit OUT- kurzschließen

  Wird freigeschaltet nach: Kaputt machen: OUT+ mit OUT- kurzschließen

• Abschlussquiz der Werkbank

  Wird freigeschaltet, wenn alle Schritte erledigt sind