QCX Mini: Warnhinweis für alle, die den Bausatz aufbauen - de Hans Summers von QRPLabs

  • Hier für alle Nachbauer die Nachricht von Hans Summers, es geht um den unbedingt notwendigen Einbau eines zusätzlichen 10uF Kondensators in den QCX Mini (QSP de DL9SCO):


    Hi all


    With great sorrow I have to report that a problem has arisen with the QCX-mini; I have investigated and found a simple modification which prevents the problem. This should be viewed as an essential change for ALL QCX-mini constructors.

    Problem:


    Four different constructors have reported their QCX-mini destroyed itself in a little puff of smoke. There was some commentary that this occurred on plugging in the power connector and in one case switching on/off rapidly.

    Investigation:

    SMD capacitor C38 is found to be not up to the job. Presumably of a type which is inadequate for the task. On a high speed oscilloscope, when the power is applied a large spike of up to 1.5x the supply voltage is observed, with a duration of the order of 0.1us. Where a supply voltage of 12 or 13.8V is used, the spike can exceed the maximum voltage rating of the AMS1117-5.0 voltage regulator IC and cause it to become unstable and self-destruct.

    The failure mode of the AMS1117-5.0 is to connect its input to its output. This applies +12V to the +5V rail of the QCX-mini circuit, to which is connected the FST3253 1:4 MUX, the Si5351A Synth, the 74ACT08 PA driver, the LCD module, and the ATmega328 microcontroller. OUCH! The Si5351A synthesizer IC fails internally fusing its supply line to ground. That results in a high current flow through D1 and D2, the voltage dropper diodes which power the Si5351A via the +5V rail. One of these diodes fails first under the stress of the very high current flow, and this diode is what generates the "Psssst" sound, the smoke, and the bad lingering smell.

    Solution:

    The problem can be solved by soldering a 10uF electrolytic or tantalum capacitor from the voltage regulator input to ground (in other words, in parallel with the pathetically inadequate C38 SMD 10uF capacitor).

    In testing with the 10uF electrolytic capacitor installed, I set my bench PSU to 14V and rapidly inserted and removed the 2.1mm power connector to the QCX-mini board. Without fully inserting it, only pushing it just about enough to make contact. My oscilloscope was connected to the voltage regulator input and output pins. No voltage spikes were seen and although I continued this attack for 10 seconds or more, no failure occurred.

    I then removed the 10uF electrolytic capacitor and repeated the test. This time after several seconds, the failure occured: manifested by the statutory "Pssst" sound, smoke which in this instance arose from diode D1, and the bad lingering smell of burned diode. After the event a small crater was visible on the top of diode D1 and another on the FST3253 MUX. Result: dead QCX-mini requiring extensive repairs.

    I then soldered a 10uF capacitor to another QCX-mini (my last, gulp) and again tried to kill it with repeated intermittent connection to my 20A bench power supply set to 14V and again, there was NO failure.

    Modification:

    The modification is described in the 1.04 version of the manual http://qrp-labs.com/images/qcxmini/manual_1_04.pdf in section 3.42 at pages 67 and 68.

    The modification requires a small electrolytic or tantalum capacitor, value at least 10uF and rated at least 16V. The capacitor needs to be small enough to lie down in the space between the voltage regulator, op-amp IC10, and the power connector; it needs to be thin enough to not obstruct the gain potentiometer when the Controls PCB is plugged in. Practically speaking this means the capacitor should be no more than 5.5mm diameter and 9mm long. If you are familiar with the 10uF capacitor used in the QCX+ kit, this capacitor fits perfectly, it has diameter 4mm and length 7mm.

    For those people who have already received their QCX-mini kit, or those whose kit is in the post... if you could find a suitable capacitor in your junkbox or local supplier, that would be much appreciated here. But if not, please email me and I will send you a suitable capacitor. For all future orders to be shipped out, we will include a suitable 10uF capacitor with your kit.

    73 Hans G0UPL

    http://qrp-labs.com

  • Das ist ein interessanter Bericht von Hans Summers. Nicht wegen des QSX allein, sondern wegen der allgemeinen Bedeutung. Die darin enthaltene Aussage lautet nämlich: die zunehmend als Ersatz für Elkos verwendeten SMD HiCap Keramik Multi-Layer Kondensatoren (MLCC) von mehreren µF in kleinen SMD Gehäusen können in Spannungsversorgungen Probleme durch Spannungsüberhöhungen (wie auch immer der Mechanismus sei) verursachen. Da lohnt sich eine genauere Beschäftigung mit dem angesprochenden Phänomen, dann man findet diese Dinger immer häufiger in vielen Geräten.


    Wenn ich solche HiCap MLCCs mit ihren ultradünnen Dielektrikumschichten verwende, dann achte ich bei der Typenauswahl darauf, dess deren Nennspannung mindestens drei bis viermal höher ist, als die Spannung mit der sie im Betrieb real beaufschlagt werden. Bislang ging damit alles gut. Beim Einsatz dieser MLCC gibt es anscheinend einige Dinge zu beachten:


    Guide to Replacing an Elko with an MLCC (TDK AppNote)


    Dass Hans Summers zur Abhilfe die Verwendung eines Tantal Kondensators vor dem Spannungsregler empfiehlt, erachte ich allerdings auch als problematisch, denn Tantals reagieren empfindlich auf Stromimpulse. Tantals ohne strombegrenzende Maßnahmen an niederohmigen Quellen wie z.B. in Stromversorgungen neigen bekanntlich auch zum Ausfall. Ein guter Elko ist an der Stelle noch am gutmütigsten.


    73

    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Edited once, last by DL4ZAO ().

  • Danke Günter, interessanter link. Über das Thema bias hab ich mir bislang überhaupt keine Gedanken gemacht. Für Meßverstärker etc. eine schöne Fehlerquelle.

    Wollte gerade schreiben, daß Tantal nicht auf eine "harte" Spannung draufgehört, aber das ist ja bereits erledigt. Mir sind 1 x heiße Tantal-Kondensatorteile (bedrahtete Pille) dicht am Gesicht vorbeigeschossen....

    Der ganze QCX geräuchert... ;( X/

  • Moin,

    Deshalb kaufe ich nie die erste Version von irgend einem Gerät. Hoffentlich ist das im nächsten Release sauber gefixt.

    Und wenn nicht, dann macht man das eben selbst, wo ist das Problem? Die QRP Labs Bausätze habe ich noch nie als Geräte für den Steckdosenamateur betrachtet, das sind Geräte für den Selbstbauer, oftmals dienen die nur als Basis. Als Basis zum Lernen, zum Verbessern, um Erfahrungen zu sammeln. Seit dem die QCX+ Mini vorgestellt wurden, liest man von Dir nur, warum Du den nicht kaufen willst, bzw. welche Bedenken Du hast. Das ist aber eigentlich völlig uninteressant in der Diskussion über die Geräte und deren Technik.


    73, Tom

  • Hallo Günter,


    ich habe Deine Bedenken an Hans weitergeleitet. Er ist sich einigermassen sicher, dass seine Lösung vernünftig ist:


    Quote

    Going forward in future batches we will simply place a 10uF electrolytic at that point. The same 10uF electrolytic used in the QCX+ transceiver. Going forward in future batches we will simply place a 10uF electrolytic at that point. The same 10uF electrolytic used in the QCX+ transceiver.


    I did try very hard to destroy my QCX-mini, with 10uF electrolytic and with 10uF tantalum, with both my 5A and 20A power supplies, at 14V (which is the max anyone should be using) - and I failed to break it. So I think it is OK. By Hans Summers

    73 de Hajo

  • Egal, ob AMS oder LM 1117 - absolute maximum rating (! kein Nennwert): Vin 15V. Dazu 0,3 V Schottkyflussspannung.

    In Kapitel 6.2. des manuals Trx current consumption enden die Kurven für Rx bei ca. 16,2V und für Tx bei 18V.

    Sportlich, sportlich.

    Witzigerweise nagelt TI selbst im Datenblatt auch überall "tantalum" hin.

    Wenn bei solch knipsknapper ungeschützter Dimensionierung jetzt (z.B.) noch was aus der Tastung der class e Endstufe auf den (nominal) 12V

    rumhopst, dann wars das.

    Zum Glück kann man ja selbst modden. Platz genug scheint ja zu sein.

    Dank für alle Warnung vorab. Nein - ich werde definitiv kein Tantal einbauen.

  • Moin Michael,

    das liegt - habe den o.g. Artikel gelesen - darin, dass hier nicht nur mal eben EIN Bauteil den "Magic Smoke" ohne weitere Folgen ablässt, sondern im Grunde

    Das ist schon klar, aber als Bastler kann man diesen Warnhinweis selber verarbeiten und muss nicht auf einen Bausatz warten, der gefixt ist, darum ging es mir.

    Es ist ratsam, die QRP Labs Mailingliste zu verfolgen, dann weiss man auch sofort, was los ist. Da kommen vielfach gute Ideen und Verbesserungen. Und akt. so runde 150 Mails am Tag.


    73, Tom

  • aber als Bastler kann man diesen Warnhinweis selber verarbeiten und muss nicht auf einen Bausatz warten, der gefixt ist

    Nicht jeder ist so ein toller Hirsch. Und nicht jeder möchte 150 emails am Tag durchforsten.


    Es ist gerade das Verdienst von Leuten wie Peter, DL2FI und Hans Summers, die mit ihren Bausätzen auch diejenigen Bastler zum Selbstbau ermutigten, die nicht das Super-Elektroniker-Erfahrung haben und die nicht die Fähigkeit haben, komplexe Fehler zu fixen. Und ich finde es superklasse, dass mit idiotensicheren (im postiven Sinne) Bausätzen auch Bäcker, Metzger oder Germanisten sich rantrauen können und ein Erfolgserlebnis beim Eigenbau haben. Und diese Leute verlassen sich darauf, dass es funktoniert, wenn man nach der Anleitung baut. Und darum fixt das am besten der Entwickler, der seine Schaltung kennt.


    Man lasse sich mal von einem Kit-Hersteller ais dem Nähkästchen erzählen, wie hoch der zeitliche Support und Beratungsaufwand ist. Reich wird man damit nicht, das ist eher was für Idealisten.


    73

    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

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