Защита от некорректной полярности на входе для DC-DC преобразователя на базе SX1308/MT3608

Всем привет. Сегодня я хочу рассказать про доработку, способную спасти большое количество модулей DC-DC преобразователей, не дав волшебному дыму, благодаря которому оно там всё и работает внутри, вырваться наружу)).

В частности, речь пойдёт про доработку всем известных, копеечных, мелких модулей DC-DC Step-Up, построенных на микросхемах SX1308 или MT3608, способных стабильно работать от 1-ой банки 18650, чего например, не может более мощная XL6009, но доработка годится и для неё



Данные модули, а точнее микросхемы на которых они построены, не лишены недостатков, среди которых: отсутствие защиты при КЗ выхода, отсутствие защиты при некорректной полярности входа. Всё это приводит к их быстрому поджариванию.

Вообще, изначально я начал делать доработку модуля ещё в начале лета, после того как спалил два таких модуля друг за другом.
В одном случае, я перепутал полярность входа, во втором уже точно не помню, то ли те же грабли с полярностью, толи всё таки было КЗ на выходе, да и не столь важно, главное что модулям хана.

Была так же идея сделать защиту по току, так как на этом модуле она типо есть встроенная, но работает она только при достаточно высоком сопротивлении нагрузки, и то это я узнал случайно (речь про SX1308).
Если на выходе будет либо очень низкое сопротивление нагрузки, либо вообще кз, модуль обречен на смерть в течении максимум 5-6 секунд, если на входе у него хорошая банка формата 18650, способная отдать значительные токи.
На MT3608 полноценной защита от кз выхода тоже нет, работает ли там защита при небольших токах, я не проверял.

Именно на защите по току я и застопорился. Рисовал с десяток вариантов в Proteus, основываясь на компараторе, потом переносил на макетку. Пару вариантов даже в ряде случаев работали, но только в ряде случаев, в общем хочу попробовать попозже ещё один вариант, жду дополнительные деталюшки, не ясно получится ли что то в итоге, так как я не профи в разработке схем, но посмотрим.

А так хотел сделать всё аналоговое, без применения микроконтроллеров и здоровенной схемы, ибо уже теряется смысл в такой доработке, ввиду сложности, гемора, стоимости, и общей целесообразности, ведь спалить модуль в случае перегрузки достаточно сложно: должно либо произойти кз в нагрузке, либо кз в проводах (например юзер по кривости рук замкнул два вывода сам), либо подключаем изначально не подходящую нагрузку, с током потребления более 2А, при сильно большом напряжении выхода (более подробно даташите).

На половину написанная статья так бы и весела в черновиках ещё бы пару месяцев (провисев почти 3), ведь я всё-таки хотел сделать DC-DC повышайку полностью неубиваемой, но в моём случае, спалить очередной модуль по некорректной полярности оказалось намного проще, и более того, сегодня я сжёг ещё один такой модуль, и вместе с ним относительно дорогостоящий передатчик для FPV (TS832) на 5.8ГГц (на входе там понижающий DC-DC преобразователь, есть небольшая надежда что после него ничего не сгорело, в том числе и аналоговая камера).
Модуль конечно вышел из строя по моей ошибке, так как я отвлекся и вставил батарею в холдер не той полярностью, во время тестирования дальности при пешем тестировании (можно было её вообще не вынимать её от туда или не использовать холдер, или просто поставив тумблер). Вот такая вот история. Теперь снова к микросхемам.

Если кто то не знает, то схема включения данных микросхем очень проста и идентична друг другу, приведу пример из документации на SX1308:

При выгорании силового ключа, встроенного в микросхему, на выходе модуля присутствует напряжение, примерно равное входу.

Более подробно о предыстории, а так же о том как колбасит модуль на базе XL6009, при питании от 3В (иногда попадается информация что на него можно подавать от 3В), рассказал на видео.

Так же, если кто то вдруг не знает как горят такие модули при КЗ, снял короткое видео:


Защита от не корректной полярности

Самый простой вариант по защите от не корректной полярности, просто впаять оригинальный диод Шоттки, например SS34, который в целом способен «прокачать» токи с которыми работает модуль.
Единственный минус данного варианта — небольшое падение напряжения на диоде, и соответственно рассеивание лишнего тепла, что актуально при питании от банок 18650.
С другой стороны, если мы что то питаем от банки 18650, и заботимся о токе потребления (стремимся его минимизировать), то наверное и переключать батарею особо часто мы не будем, только когда она полностью сядет и нам нужно будет её зарядить. Вероятность перепутывания полярности при редкой смене батареи мизерная, но она всё же есть, и согласитесь немного геморойно потом перепаивать такой модуль из-за того что случайно сожгли его, когда он вместе с потребителем уже где то установлен.

Решение проблемы было найдено на просторах хабра, приведу ссылку на оригинальную :статью

На всякий случай проверил вариант в Proteus, применимо к не самому лучшему P- канальному транзистору FU9024N, что лежал у меня дома, из заказанной когда то партии с Ali. Если кратко, то у данного транзистора, даже по меркам P канала высоковато сопротивление Исток-Сток (но при этом, относительно небольшая ёмкость затвора), и высоковато напряжение открытия, для надёжности, при работе в схемах с питанием около 3В, лучше искать транзисторы с меньшим пороговым напряжением открытия, например IRLML6402TRPBF (стоят копейки на Ali, единственное мелкий корпус и не очень большая мощность с которой они могут работать)

Получилось вот так:

Как видим, ток полностью течёт через полевик. На нагрузке (лампа, с сопротивлением 24Ом) есть падение напряжения относительно входных 3В, из-за достаточно высокого сопротивления полевика (цель была просто проверить работоспособность, а так по сути, конкретно этот полевик не сильно лучше диода Шоттки в плане рассеивания тепла через себя).

Более подробная информация о данной защите, а так же демонстрацию работы реальной схемы (макетная плата), показана на видео:


Возможно данный вариант защиты будет полезен таким же любителям палить модули, как и я)).