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

    72 de Hannes, DL9SCO

    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 (December 16, 2020 at 8:21 AM).

    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,

    Quote from DF9HC

    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

    Edited once, last by dl1sdz (December 16, 2020 at 2:20 PM).

    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,

    Quote from DF2OK

    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

    Quote from DL7BJ

    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)

    Edited 2 times, last by DL4ZAO (December 17, 2020 at 7:40 AM).

    Quote from DL7BJ

    Moin Michael,

    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

    Hallo Tom, wo finde ich diese Mailingliste

    73 de DF4JY

    Bernd

    Die AMS1117 sind reihenweise in allen möglichen Chinateilen verbaut und reagieren sehr schnell mit magic smoke; ich verwende deshalb nur noch die Regler von Microchip MCP1755; gibt's in verschiedenen Spannungen und Leistungen; die können einiges ab.

    die QRPLabs group ist hier: https://groups.io/g/QRPLabs/topics

    sehr empfehlenswert, um auf dem dem Laufenden zu bleiben. Aber es stimmt schon: so ein Bug ist eine dumme Sache, weil viele bei einem Bausatz davon ausgehen 'passt scho'; ganz beschissen ist es natürlich, wenn ein einzelner Cap die ganze Chose zum Abfackeln bringt; so umsichtig und wissend zu sein, kann man nicht einfach voraussetzen bei einem solchen Bausatz

    vy 73 de Pascal in JN37ml

    Hallo Pascal, Dein MCP kann auch nur 16V ab.... also NIX.

    Philosophische Grundsatzdiskussion ist jetzt auch nicht so nötig. Die einen "löten nach Zahlen" - so wie mal (imho zu Unrecht) abschätzig geäußert wurde und die anderen wissen was sie tun und modden möchten. Wenn was nicht gleich geht, hilft man sich ja auch unter Clubkollegen.

    Soweit ein Regler 4 größere Chips tötet würde ich keine weitere Zeit verballern: Trafo T1 raus, Display mitnehmen und ade. Neues board.

    Noch eine Warnung:

    diese 3,5mm Klinkenbuchsen fangen innen an zu rosten - Auslöten ist amtlich ungeil. Was hab ich an Zeit verballert... (ohne was zu lernen)

    Kompatible Markenware kost nen euro....

    Hallo,

    ich kann nur jedem dringend empfehlen, Datenblätter ganz genau zu lesen. Die Fehlerbeschreibung von Hans Summers hat für mich z.B. im Zusammenhang mit dem Datenblatt eines LM1117 von TI keinen Sinn ergeben. Hier steht drin : Absolute max ratings : Vin to GND = 20V, alles darüber zerstört das IC. Bei 12V steckt der also locker einen Spike von 1.5 * VDD weg.

    Ich habe so einen von TI am Ausgang eines Schaltwandlers verbaut und keinerlei Probleme damit.

    Verbaut ist ja aber ein AMS1117-5.0, also von Advanced Monolithic Systems, und hier wird im Datenblatt 15V als absolutes Maximum angegeben !

    ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (Note 1)
    Input Voltage 15V

    Ich würde deshalb einen AMS1117 nie dort einsetzen, wo mit 13,8 V Supply gearbeitet wird. Da ist man so nah am Datenblatt-Maximum, das wäre mir viel zu heiß. Die TI-Regler sind hier vermutlich viel robuster. Ich hätte übrigens bei so einem Bausatz auch noch die "Angstdiode" vom Ausgang zum Eingang spendiert, die AMS und TI vorschlagen.

    "A diode from output to input is recommended, when a crowbar circuit at the input of the AMS1117 is used" - kann ja nicht jeder wissen, ob so eine Klemmschaltung in seinem Netzteil drin ist.

    Weiterhin hat Hans nicht beachtet, dass AMS einen C von 22uF am Ausgang zur Stabilität unter allen Bedingungen empfiehlt.

    73

    Markus

    Korrektur: ja, man sollte auch den Schaltplan richtig lesen, dort steht ja tatsächlich LM1117 - und nicht AMS1117 - so wie Hans geschrieben hatte. Was ist nun verbaut - weiß das jemand von den Besitzern ?

    OK-> Bild gefunden, es ist der AMS1117 verbaut, obwohl in der Stückliste und im Schaltplan etwas anderes steht...

    Zusatzinfo:

    habe gerade mal einen Spannungsregler mit einem LM1117-adj für 5V Vout aufgebaut, Eingangsspannung 20V (!) zig mal an/ab und Netzteil an/aus - das Ding ist nicht totzukriegen!

    Komplett ohne C am Eingang (und auch ohne Rückflussdiode) sehe ich Spikes am Scope mit max. 25V (200 MHz Bandbreite am Scope) an Vin, LM1117 geht aber nicht kaputt...

    Also wenn das die Dinger vom AliExpress sind -> 50 Stück AMS1117 für 1,20 EUR oder so, dann ist mir alles klar ;)

    Edited 4 times, last by DL1DSN (December 17, 2020 at 12:04 AM).

    Ich hab mal versucht im Web etwas mehr über die Firma "Advance Monolithic Systems" rauszufinden. Gar nicht so einfach, solide Info zu finden. Es ist auf jeden Fall eine kleine personengeführte Firma, Inhaber ist ein Traian Micu. Der Sitz ist in einem kleinen Gebäude in einem Ortsrand-Gewerbegebiet von Livermore in Californien. Die Firma unterhält keine eigenen Produktionsstätten (fabless Company) und vertreibt überwiegend Halbleiter wie Spannungsregler, die von unterschiedlichen Chipherstellern in China und Taiwan als OEM Halbleiter gefertigt und mit der Aufschrift AMS gelabelt werden, ein Firmanlogo gibt es nicht. Dabei hat sich AMS offensichtlich auf das Geschäft mit Industriestandard Bausteinen ausgerichtet, die zu günstigeren Preisen als die der großen Marken-Halbleiterhersteller in dem Markt gebracht werden. Die Spannungsregler von AMS sind wegen ihres günstigeren Preises inbesondere in chinesischen Billigmodulen wie sie auf ebay oder Ali angeboten werden weit verbreitet. Es ist zu befürchten, dass viele der zum Spottpreis angebotenen AMS1117 Regler selbt widerum Clones und Fakeprodukte aus dubiosen Quellen sind. Bei den großen Elektronik Distributoren sucht man AMS Spannungsregler vergebens - ich denke mal die wissen warum.

    Wenn man wie im Falle des QSX-Mini sieht, dass ein Fehler im Spannungsregler recht teure Folgeschäden verursachen kann, lohnt es sich nicht an der Stelle ein paar Cent zu sparen und man setzt besser Markenhalbleiter ein. Hans Summers hätte sich viel Ärger ersparen können.

    73

    Günter

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

    Quote from DF2OK

    Ist schon "schlimm" genug, dass es Mailinglisten bedarf, um eine "Kiste" sicher zum Laufen zu bringen.

    Zumal der Hinweis auf der Website weder im Shop noch auf der Produktseite zu finden ist, das wäre ja nun ein leichtes. In der Doku ist er drin aber wenn jemand die aber schon ein paar Tage früher runtergeladen hat und jetzt aufbaut hat er Pech gehabt.

    Quote from DF2OK

    Wenn das Gerät vor der Warnung schon durch den Konstruktionsfehler den Geist aufgegeben hat, dann eben halt auch kostenfrei nachbessern.

    Da kann ich mir allerdings vorstellen dass Hans da sehr kulant ist, nach allem was ich so bisher über qrp-labs gelesen habe.

    73 de Haiko DF9HC

    Quote from DL4ZAO

    Wenn man wie im Falle des QSX-Mini sieht, dass ein Fehler im Spannungsregler recht teure Folgeschäden verursachen kann, lohnt es sich nicht an der Stelle ein paar Cent zu sparen und man setzt besser Markenhalbleiter ein. Hans Summers hätte sich viel Ärger ersparen können.

    Ich hätte es nicht besser ausdrücken können, genau so sehe ich das auch.

    Die Frage ist natürlich dann gleich : stammen die restlichen Bauteile auf der Platine auch evt. aus dubiosen Quellen? Ein Kandidat für eine Rückfrage bei Hans wäre für mich der OPA2277, von dem offenbar 5 Stück verbaut sind, Stückpreis 1,80 EUR Netto bei Abnahme von 2500 (!) Stück bei Digikey.

    Falls jemand mit Hans im engeren Kontakt ist - das wäre sicher interessant für potentielle Käufer.

    73

    Markus

    Das eigentliche Problem sind doch wir Kunden. Hätte Hans generell hochwertige Markenware eingesetzt, so wäre auch der Bausatz deutlich teurer. Dann würde viele OMs kommen und ihm vorrechnen, dass man die Teile doch so viel billiger kaufen kann. Oder viele andere OMs würden den Bausatz nicht kaufen...