Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 12V->1.3xV DC-DC Wandlerstufe instabil / ACSJ / FB1495DJ


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von Lars W. (kamguy)


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Hallo Experten, ich brauch' mal (wieder) eure Glaskugeln :)
(edit: im ersten Bild fehlte ein Messwert für Pin 8)

Mal wieder ein "Bastelobjekt" das um Repartur winselt: Eine FritzBox 
4040, die nicht zuverlässig / nicht vollständig booten mag und sich 
selbst "resettet" (und dann nur vielleicht wieder hoch kommt wenn man 
sie kurz vom Strom nimmt). Alles seltsam.
Warum nicht wegwerfen? Na, wegen eines Kondensators (vielleicht?)... und 
wie soll man denn was lernen wenn man nichts repariert :)

Zunächst hatte ich den Flash, dann das was drin stand im Verdacht. Aber 
mit verschiedenen ROM-Inhalten (s.u.) verhält sie sich ähnlich, also so 
richtig "Software" kann's nicht sein. Nennen wir sie die "BAD" Box. Wie 
gesagt, ab und an (1:20?) bootet sie mal "durch" oder wenigstens "etwas 
weiter", und geht dann nach ein paar Sekunden oder auch mal Minuten 
wieder auf "fast tot".

Eine "gesunde" baugleiche Schwester (alias "GOOD") haben wir auch zur 
Hand.

Ich vermute ein Problem in der DC-DC-Stufe (nennt ihr das so?) die aus 
den primären 12V dann 1.37(?) Volt macht. Diese 1.37V ist bei der "GOOD" 
rock-solid im gesamten Betrieb.

Bei der "BAD" ist die 1.37 erstmal eher eine 1.31, aber recht stabil, 
solange die Box im frühen Boot-Stadium ist (Fritten warten da ein paar 
Sekunden ob ihnen jemand per LAN ein Update flashen will).

Sobald "BAD" dann mit dem laden des OS beginnt, wo die CPU-Last offenbar 
hoch geht ("Unkompressing Kernel..." und alles was sie danach so tut, 
Bootvorgang kann ich via TTL-Console beobachten), fangen die 1.37 an auf 
1.2 oder noch weiter zu fallen und dann kommt der Reset. Manchmal kommt 
sie auch drüber hinweg, bootet, mal durch, mal nicht. Die 1.37 schwanken 
dann zwischen 1.2x und 1.4x, meine auch eine 1.5 hatte ich schon mal auf 
dem Multimeter (besseres habe ich nicht, kein Profi...).

Die 12V Primär wie auch die 3.3V, 5V, und 1.13V die aus den anderen drei 
ähnlich aufgebauten Wandlern kommen sind stabil, da wackelt bestenfalls 
mal die 2. Nachkommastelle auf dem MM um eine +-0,01.

Die zugehörige 4R7-Drossel der "GOOD" Box wird kaum 38C warm.
In der "BAD" box geht sie gegen 50C oder gar drüber, so kam ich 
überhaupt drauf weil ich das Teil mal berührte und zuckte. Drossel 
kaputt? Ist ja nur eine Spule, oder? Wenn die einen Kurzen hätte (und 
damit nicht mehr 4R7 wäre), dann käme doch vermutlich eher eine 
konstante falsche Spannung raus als eine schwankende. Oder? Die 4R7 
könnte ich noch auslöten und eine aus der Bastelkiste reinsetzen.

Anhand des Aufdrucks "ACSJ" auf dem "Wandler" habe ich denke ich 
identifiziert, dass das ein FB1495DJ von MPS ist.
https://www.monolithicpower.com/en/documentview/productdocument/index/version/2/document_type/Datasheet/lang/en/sku/MP1495/document_id/356

Im angehängten Foto habe ich die Bauteile soweit mir möglich mal 
dementsprechend benannt und die gemessenen Spannungen angetragen.
Oben jeweils der Wert von "GOOD", unten der von "BAD".

Im Datenblatt auf Seite 14 ist eine Beispiel-Anordnung für 3,3V Output - 
ich verstehe, dass der FB1495 über Pin 8 gesagt bekommt, was er für 
V_Out liefern soll. Bei der "GOOD" liegen ~0.84V an 8 an, bei "BAD" 
~0.63, fallend/schwankend auf ~0.53 oder sowas. Zeitgleich vermute ich 
fällt dann auch V_Out (habe nur ein MM, kann immer nur eine messen).

Die Widerstände habe ich ohne Ausbau mal an beiden Boxen gemessen (soll 
man nicht, gibt je nach Einbau / Schaltung drum rum falsche Werte, 
oder?) - aber die Werte sind zumindest alle gleich, entsprechen teils 
dem Beispiel im Datenblatt oder liegen dicht dran, verglichen zwischen 
beiden Boxen, somit schlösse ich: Die Widerstände sind alle "gut".

Die Kondensatoren habe ich nicht ausgelötet, die sind mir einfach zu 
winzig (das ganze Arrangement passt auf unter 15x15mm) für Experimente, 
erst recht will ich keine aus "GOOD" auslöten zum Vergleich.

Daher die Frage an eure Kristallkugeln:
- Welcher Micro-Elko wäre naheliegend wenn's das sein kann?
- Oder ist es eher der "ACSJ" der einen Hau hat?
- Oder vermutet ihr, dass hinter der Stufe jemand einen Hau hat (CPU?) 
und "nach Belieben" zu viel Saft zieht? Übermäßig warm wird die CPU 
nicht, bis auf 1-2 Grad wie bei "GOOD", so um die 40C.

Würde mich wie immer sehr über einen Gedanken oder zwei freuen. Schönen 
Abend!

: Verschoben durch Admin
von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Meist ist ja der DSL-Chip defekt. Also würde ich mal gucken, ob da zu 
viel Strom gezogen wird. Eventuell ein externes Netzteil als Quelle für 
die 3,3V anschließen.
Seit die Kerkos extrem dünne Folien innen haben, gibts da auch gerne 
inneren Kurzschluß.

von Lars W. (kamguy)


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DSL hat die 4040 nicht, nur 4* LAN und WAN.LAN Ports funktionieren, bei 
diversen firmware - update Versuchen durchprobiert. WAN konnte ich so 
noch nicht testen.

Externe 3.3V? Warum, die "wackeln" ja nicht. Meinst du 1.3? Dafür habe 
ich kein Netzteil. Könnte höchstens was aus der GOOD Box "brücken" 
...aber wie mache ich das ohne die GOOD zu überlasten/beschädigen? Ich 
kann ja vermutlich nicht einfach Masse mit Masse und 1.3 mit 1.3 jeweils 
hinter der Drossel verbinden und beide Boxen mit jeweils ihrem Netzteil 
mit 12V versorgen?

Kerko...welcher wäre denn verdächtig? Könnte es helfen parallel zu 
C2/C2A einen zwischen 1.3 und Masse zu hängen? Mehr "Pufferenergie" wenn 
an 1.3 "gesaugt" wird? Was wäre da für eine Kapazität möglich, beliebig 
groß vmtl. nicht?

von Sascha W. (sascha-w)


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Lars W. schrieb:
> Kerko...welcher wäre denn verdächtig? Könnte es helfen parallel zu
> C2/C2A einen zwischen 1.3 und Masse zu hängen? Mehr "Pufferenergie" wenn
> an 1.3 "gesaugt" wird? Was wäre da für eine Kapazität möglich, beliebig
> groß vmtl. nicht?
häng am Ein- und Ausgang einfach mal 47μ-100μ dran.
Die Schaltfrequenz des Wandlers wird sicher über 500kHz liegen, und die 
Kondensatoren werden bei der Baugröße und Spannungsfestigkeit max. 10μ 
haben. Links im Bild scheint ja noch ein größerer C am Eingang zu 
sitzen.

Sascha

von Frage (Gast)


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Stromaufnahme der beiden Boxen identisch?

von Alexander K. (alexanderko)


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Werden die c2 warm?
Stromaufnahme messen. Mit hoher Wahrscheinlichkeit ist der 
Stromverbrauch zu hoch, dadurch sinkt die Spannung und die Drossel wird 
warm.

von Lars W. (kamguy)


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Hallo zusammen und Dank! für die Befassung mit meinem Problem!

=========
@Sascha:
1. Datenblatt sagt: "Fixed 500kHz Switching Frequency"
2. Wenn ich "am E und A" jeweils 47-100uF "dran hänge": Parallel zu 
C1(A) bzw C2(A), richtig? Und können das auch "olle Elkos" sein (Vmax 
und Polung natürlich beachten; da habe ich reichlich Auswahl in der 
Grabbelkiste) oder müssen das KerKos sein (denen die Polung ja Wurscht 
ist, richtig?)... da steht ja immer nix druff, muss ich erst einige 
durchmessen bis ich einen habe. Elko wäre einfachst.
3. Der "große links im Bild" - du meinst den dunkelgrauen? Der sitzt 
halt "vor" der ganzen Gruppe in der 12V Zuleitung. Aber "hinter" ihm 
(also vor C1/A bzw. Pin 2 vom ACJS ist die 12.01V total konstant.

===============
@Alle:
Stromaufnahme

12V (vor dem Eingang zur Box gemessen) deutlich unterschiedlich:
"GOOD" 150mA..250mA
"BAD": 330mA..450mA
Der jew. 1. Wert ist die meiste Zeit die "Baseline" sozusagen; die hohen 
Werte sind eher "Peaks" aber mein MM ist zu träge um das den 
Fortschritten beim Bootvorgang deutlich zuordnen zu können.

================
Temperaturen
Alle Teile nach mehreren Minuten im "Stillstand" nach einem 
vollständigen Boot mit dem IR-Laser gescannt. Meßfehler sicher 1-2C.
<OT> und (nicht) komisch: Drehe ich das billig-Laser-Dingens um 90 Grad 
bekommen ich 1-2C andere Werte... reproduzierbar. Immer von oben 
senkrecht drauf, aber halt einmal "Griff nach Süden" und einmal "Griff 
nach Osten"sozusagen. Naja, es ist halt ein "Schätzeisen". </OT>

Ergebnisse:
Die Spannungswandler-Baugruppen haben jeweils ungefähr die gleiche 
Temperatur über alle jeweils zugehörigen Bauteile, aber unterscheiden 
sich zwischen den Boxen. Bei 1.3V wird 4R7 alias "L1" bis zu 53C warm, 
der Rest der Gruppe "nur" bis zu 50C.

Gruppe vs Temperatur:
Grp. | GOOD | BAD
1,1V | 30   | 32
1,3V | 30   | 50 (L1/4R7: 53)
3,3V | 30   | 37
5,0V | 27   | 37
CPU  | 45   | 45
RAM  | 38   | 38
L/WAN| 30   | 32
(wie formatiert man hier eine Tabelle??)

Auf der Rückseite der Platine (bei beiden Boxen) habe ich noch zwei 
Kerkos gefunden die zwischen V_Out (pin 3) und GND sitzen, einer so groß 
wie C2/C2A, der andere winzig. Ist bei den anderen DCDC-Gruppen auch so, 
dort dann teils 2 große und 1 Winzling. Die sind beide in den Beispielen 
im Datenblatt auch nicht vorhanden.

Gruß Lars

von Lars W. (kamguy)


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Nachtrag weil edit-timeout schon abgelaufen:
Das gleiche Thema habe ich dort auch aufgemacht:

https://forum.electronicwerkstatt.de/phpBB/viewtopic.php?topic=154672.

Machen wir (hoffentlich) mal hier auf mc.net weiter, und ich 
aktualisiere in der EW (bzw hole Infos von dort hier her falls da noch 
was passiert) wenn wir fertig (fingers crossed) sind.

von Lars W. (kamguy)


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Hab mal Elkos probiert.
Zunächst hatte ich parallel zu C2A 220uF und dann noch mal mit 47uF 
probiert.
Parallel zu C1A habe ich 47uF. Beides 16V Versionen. Die beiden 47er mit 
dem MM vorher geprüft, den 220er konnte ich nicht, kann mein MM nicht.
Müssten das 6.3V-Typen sein, ist das ein Problem wenn die für zu hohe U 
ausgelegt sind?
(Hier der Beweis meiner nahezu nicht vorhandenen E-Kenntnisse ;-) )
Mittlerweile habe ich einen 330uF / 6.3V parallel zu C2A.
Macht aber alles keinen "klaren" Unterschied.

_Beobachtung:_
Die Spannung ist bei 1,38V solange die CPU in "reset" gehalten ist.
Sobald Leben in die Bude kommt (Bootvorgang startet, aber auch schon 
wenn nur der EVA Bootloader geladen wird und wartet) fällt sie weiterhin 
auf 1.2x V, teils bis auf 1.20V ab.
Wenn der Boot dann "durch" ist erholt sie sich auf 1.30V, aber auf eine 
1,37 oder so steigt sie nicht wieder.

Bootet weiterhin mit einer Chance von ~1:3. "Gefühlt" beim 2. Versuch.
Ein "Reboot" Kommando lässt sie versuchen neu zu starten, hängt dann 
aber noch vor dem Bootloader (vor EVA) und die Spannung fällt auf <1.25 
V.
Sobald ich den CPU Reset Pin auf Masse ziehe springt sie auf 1.37V.
Und dann von vorn...boot startet, Spannung fällt, erst nach dem Boot 
geht sie wieder auf 1.3.

Wenn sie "oben" ist läuft sie einige Minuten. Komme auf's Web-UI, mache 
so Basics wie root PW ändern, IP-Range einstellen ... und mitten drin 
ZACK ist sie wieder resettet. Lasse sie gerade Minuten lang einen 
Dauer-Ping auf einen Client schießen....läuft. Parallel das Web-IF 
aufgerufen, ZACK, weg. Ging schon mal...dann nimmt sie's wieder übel.. 
dann wieder nicht.

LAN anstecken lässt sie nicht "ZACK" machen. WLAN konnte ich auch in 
Betrieb nehmen.

"Random" wann sie weg "Zackt". Habe auch einen kurzen mtest im U-Boot 
laufen lassen... würde bei 256MB vermutlich Stunden dauern...beim 
Kurztest ist sie nicht weggestorben.

Ideen?

OT: Das IR-Schätzeisen-Thermometer ist echt strange. Scheinbar kann man 
damit nicht auf Elektronik arbeiten. Auf einem Kunsstoffgehäuse, 
Tischplatte, Haut, Wand etc ist es wurscht wie man's hält.
Auf der 4R7 Drossel bekomme ich runde 8-10C Unterschied. Auf anderen 
Bauteilen 5-8. Auf der Platine selbst an einer unbestückten Stelle in 
der Ecke auch mehrere C Unterschied bei 90° Drehung. Als ob da EMS (?) 
so aus den Bauteilen kommt, dass das komische Laserdingens "polarisiert" 
gestört wird. Vielleicht muss ich mal meine Polaroid-Sonnenbrille 
dazwischen halten :)
/OT

So, ich mach mal was anderes...vielleicht kommt mir dabei noch eine 
Idee.

von Lars W. (kamguy)


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So, ich hab's aufgegeben. Tot. Naja, viel gelernt... Danke euch!

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