¿Por qué mi placa comienza a echar humo cuando coloco una batería más alta del mismo voltaje?

Acabo de recibir mi PCB personalizado en la publicación de PCBWAY.

Conecté una batería pequeña que obtuve con adafruit solo 2000mah a 3.7V (PKCELL LP803860) y mostré la luz LED para mostrar que estaba siendo alimentado, así que pensé que funcionaba muy bien.

Sin embargo, luego de conectar una batería, ordené fuera de alibaba. (EWT LP10048166) mismo voltaje a 3.7V y tamaño mayor a 20AH (20000mah)

Mi conector JST 2-PH empieza a echar humo.

Alguien sabe por qué sucede esto, ya que pensé que funcionó bien con el mismo voltaje y un tamaño de batería más grande.

La primera parte de la placa que se ocupa de la batería es, en términos simples, el Powerboost 1000C de adafruit que he agregado a mi diseño. Por lo tanto, está diseñado para tomar 3,7 V y luego convertirlo a 5 V, que es el voltaje mayoritario que requieren los componentes de mi placa. El propósito de la PCB junto con un módulo Pi camera v2, Compute module 3, 3 sensores ultrasónicos y un LED cree es actuar como un sistema de conciencia visual para las personas con discapacidad visual, por lo que estoy usando una batería de 20 Ah porque necesito el sistema tiene suficiente energía para mantener hasta 10 horas de uso por día.

No me di cuenta de que el conector JST tiene una capacidad nominal de hasta 2 amperios, tal vez esa podría ser la razón por la que se fuma si se conecta una batería de 20 amperios directamente. Estaba hablando con un amigo mío y ella sugirió que podría ser que algunos de los componentes en el tablero pudieran tener un cambio de resistencia debido a la corriente de amperaje más alta. No necesitaba preocuparse por + y - ya que el conector solo permite que los pines se encuentren de una manera.

Aquí hay una foto de la batería más grande.

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En respuesta a Daniel Tork, aquí está el esquema de la sección afectada del tablero.

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Y aquí está desde la vista del tablero en Eagleingrese la descripción de la imagen aquí

Seguí exactamente lo que MartinF publicó en su nueva edición y solucionó el problema. Resulta que la polaridad se invirtió en el conector JST de la batería. Con cuidado logró sacarlos y cambiarlos. Insertado en el tablero y el LED en el tablero se encendió y no hubo humo.

¿Intercambiado + y -?
Probablemente diseñaron el circuito teniendo en cuenta la impedancia de la batería, de modo que actúe como una resistencia en serie, limitando la corriente. Cambiar la impedancia de la batería reduce esta resistencia, de modo que su circuito puede tomar más corriente (si así lo desea), lo que en este caso asumiría. Creo que es posible que haya sido bombardeado por una corriente de entrada no limitada o que sus LED hundan demasiada corriente.
Bueno, saludos por esta información. Sé que la placa todavía funciona, ya que después de sacar la batería que causó el problema, inserté una batería anterior de 2ah y funcionó de maravilla.
@sidA30: ​​Eso no me parece plausible. La corriente de entrada suele ser solo un pico, especialmente porque no hay motores o ese tipo de cosas. El humo solo sale después de un tiempo, no por los picos. Además, el sitio web de Adafruit sugiere que la placa 1000C puede manejar baterías más grandes.
@MartinF Sabes que la capacitancia tiene una gran avalancha, ¿verdad? Al igual que una MCU, muestra ect, razón por la cual muchos SMPS tienen arranques suaves. Mi punto estaba dirigido principalmente a la impedancia de la batería, no a los amperios por hora de la cosa.
@MarcBrooks La irrupción puede ser un pico, pero aún lleva mucha energía porque su duración es> 0. He visto que los FET se esfuman debido a eso.
@sidA30: ​​Pensé que pasaría un tiempo antes de que un conector con clasificación 2A comenzara a echar humo. ¿Creo que tomaría más que un pico, más como un segundo o algo así? Y después del pico, ¿no dejaría de fumar? Pero no sé por cuánto tiempo estuvo fumando, por supuesto. La hoja de datos del TPS61090 utilizado en el 1000C indica que tiene un limitador de corriente para Isw de máx. 2500mA, y un limitador de corriente de arranque de 0,4 Isw. ¿No harían falta más de 2,5A para hacer humo un conector de 2A? Sé sobre la irrupción de capacitancia, pero ¿en un chip limitado actual? No sé. ¡Pero podría estar completamente equivocado! Sin ofender.
La corriente de entrada a menudo destruye las partes internas de los componentes, lo que provoca un cortocircuito, por lo que se quemará mientras el cortocircuito permanezca allí. Esto es más que una falla constante de CC como la que piensas.
La limitación actual toma su tiempo. Por ejemplo, TI muestra la corriente cada 250us. En el peor de los casos, tendría una corriente de entrada de 500us (+TI boni)
Sería mejor si pudiera editar la publicación en lugar de agregar numerosos "Editar 1:, Editar 2:", etc.
Estoy de acuerdo con la tubería: agregue un esquema en lugar de intentar describir su configuración con palabras. No puedo averiguar dónde está colocado ese conector. Si aclaras las cosas, Marc Brooks, tu pregunta puede resultar algo interesante.
@sidA30 "La corriente de entrada a menudo destruye [...]" Entonces, si un FET encendería un capacitor enorme, la sobretensión inicial (cortocircuito) lo destruiría, y si el FET se cortocircuitara debido a eso. La alta corriente que sigue al cortocircuito (largo) lo haría humear, ¿verdad? Ahora OP mencionó que su tablero todavía funciona. Así que la falla no fue destructiva. Entonces, el humo podría provenir solo de la corriente de entrada corta . A 600 kHz, supongo que la corriente se mide al menos una vez por ciclo, por lo que un pulso de 1.7us máx. hacer que un conector de humo? ¿Esperaría que una chispa o algún rastro actuara como fusible en lugar de eso?
¿Debo comenzar una nueva pregunta sobre este uso específico? Estoy súper interesada en lo que saldría, y me encantaría aprender, ¡aunque me equivoque! Pero también está relacionado con la pregunta que hizo OP. ¿O tal vez deberíamos mover la discusión al chat? ¿O tal vez no hay mucho más que decir al respecto? ¿Cuál sería la mejor práctica, ya que solo estoy en EE.SE durante 6 días ahora...?
No me centraría en la pregunta de OP, ya que carece de información para tratar su problema, por ejemplo, diagramas de circuitos. En cuanto a su pregunta, seguramente podría preguntar '¿Cómo daña la corriente de entrada los circuitos?' (nuevamente, no sé si este es el problema de los OP), estoy seguro de que obtendrá algunos buenos awners. En cuanto a la información, TI tiene algunas notas fáciles de leer sobre el tema aquí ti.com/lit/an/slva670a/slva670a.pdf
Y sí, si cambiara la corriente por encima de la clasificación de corriente máxima del FET, podría dañarlo, si piensa en la impedancia interna de los FET como un rastro al que se hace referencia en el enlace anterior, comprenderá por qué.
Claro, dame un segundo. Subiré la sección esquemática de la parte de la placa que echaba humo.
@sidA30: ​​Lo siento, pero mirando varias de sus respuestas en nuestra pequeña 'discusión' aquí, creo que podría malinterpretar todo mi punto. Pero descansaré mi caso aquí, ya que se responde la pregunta del OP. Pensaré en publicar una pregunta sobre unrush vs. smoke :-). Gracias de todos modos por darme una buena entrada para pensar.

Respuestas (1)

Algunos pensamientos:

  • Si su placa fue diseñada para funcionar con 3,7 V en primer lugar, entonces conectar la batería de mayor capacidad no debería ser un problema ya que ambas baterías son de 3,7 V. ¿Su placa fue diseñada para 3,7V?
  • Como @Alexander ya comentó, verifique si accidentalmente cambió el + y -
  • El conector 'JST' tiene una capacidad nominal de hasta 2 amperios, por lo que fluye bastante corriente para que salga humo. ¿Hay un fusible en el tablero? ¿Hay un diodo de protección inversa en la placa? ¿Intentó volver a encender la placa con la batería de menor capacidad?
  • Dado que las especificaciones en sitios web como Alibaba no son las más confiables, puede verificar el voltaje que sale de su batería y verificar si realmente es (cerca de) 3,7V. No pude encontrar el número de batería que publicaste. Hay muchas baterías llamadas 'AWT', pero aún no hay resultados para ese número. (20AH es enorme por cierto.)

Editar: ¡Prueba de que tienes la polaridad invertida!

Así que eché un vistazo de cerca a su batería, al módulo 1000C y al conector JST 2-PH.

JST 2-PH

Este es un primer plano de un conector genérico JST 2-PH. No se preocupe por los colores de los cables, ya que esta es solo una imagen de Internet. Lo importante es: puede ver claramente que cuando los 'muelles' que sujetan los contactos en el conector están arriba, el '|' y dos 'golpes' que sujetan el conector en el receptáculo están en la parte inferior.

Adafruta 1000C

Este es un primer plano del módulo Adafruit 1000C. El '|' y las protuberancias están en la parte superior, por lo que los 'resortes' deben estar en la parte inferior. Con el '|' en la parte superior, el + está a la derecha. Pon el '|' en la parte inferior y, por lo tanto, los 'resortes' en la parte superior, el + estaría a la IZQUIERDA .

Conector de batería grande

Ahora aquí hay un primer plano de la imagen que publicaste en tu pregunta. Los 'muelles' están claramente en la parte superior, y se puede ver en la parte inferior que hay uno de los 'protuberancias', que están del mismo lado que el '|'. Entonces el '|' está en la parte inferior. 'Springs' en la parte superior, + debería estar a la IZQUIERDA, ¡pero está a la DERECHA!

¡Así que su polaridad está realmente invertida! Puede levantar con cuidado los 'muelles' y sacar los contactos. Luego puede volver a colocarlos en el lugar correcto. Tenga cuidado de no doblar demasiado los 'muelles', ya que son solo de plástico y se rompen fácilmente. También asegúrese de no cortocircuitar accidentalmente la batería cuando ambos contactos estén desconectados.

¡Espero que esto ayude!

Actualización: ¡Acabo de ver que en realidad tienen una advertencia en su sitio web para baterías de terceros con la polaridad invertida!

¿Cómo piensas cargar la batería? ¿A través del 1000C? Porque ese módulo solo puede cargarse con 1000 mA como máximo, por lo que cargar la batería (cuando está completamente descargada) llevará más de 24 horas. Ni siquiera sé si se puede cargar una batería Li-Ion/Li-Po con menos de 0,5C. Pero ese es un tema completamente diferente de todos modos...

También depende de la aplicación. Una batería de 20 Ah puede proporcionar mucha más energía que una pequeña celda de 2 Ah. Si cambia un motor o algo. puede alcanzar fácilmente algunos kA como corriente SCD.
Tienes razón. Como OP no mencionó nada más que un simple LED, no asumí grandes consumidores. Me pregunto qué se supone que debe hacer su tablero con 20AH de capacidad de batería... ¿Qué quiere decir con corriente SCD? ¿ Te refieres a la corriente de entrada ?
Sí, corriente de irrupción. Estoy atascado con la terminología de TI y allí se llama corriente de descarga de cortocircuito
@MarcBrooks Agregue esta información sobre su aplicación a su pregunta
@MarcBrooks: No, esa no puede ser la razón del humo. Los 20 AH de su batería son solo una medida de la capacidad, por lo tanto, cuánto durará. La cantidad de energía que fluye está determinada por su carga . Un conector 2A está bien, porque el 1000C solo puede entregar 2A máx. de todos modos.
Cita: "podría ser que algunos de los componentes de la placa hayan cambiado su resistencia debido a la corriente de amperaje más alta". Bueno, como había humo, esto podría haber sucedido, pero no tiene nada que ver con la capacidad de su batería.
Cita: "No necesitaba preocuparse por + y - ya que el conector solo permite que los pines se unan de una manera". Pero lo comprobaste? Porque a pesar de que el conector solo se ajusta de una manera, no significa que los cables dentro del conector no se puedan invertir de todos modos. No hay un estándar en cuanto a dónde van el + y el - en el conector ...
Por cierto, la información de 1000C en el sitio web es un poco ambigua. "Interruptor interno de 2 A (limitación de pico de ~2,5 A) significa que puede obtener 1000 mA+ de una batería LiPoly/LiIon de 3,7 V". - Entonces, ¿puede entregar 2A, o 1A+ o cuánto exactamente?
@MartinF Verificaré su edición y le responderé cómo va.
@MartinF Fue exactamente como dijiste que la polaridad de los cables era al revés. Con un poco de cuidado, logré sacar los conectores y cambiar de manera opuesta y funcionó. Felicidades por aguantar hasta el final conmigo sobre esto.
@MartinF con respecto a la carga, lo resolveré en una fecha posterior. Planeo probablemente seguir el enfoque de anker que permite una carga súper rápida, lo que debería poder reducir el tiempo de carga. Además, como se trata de un prototipo, la razón principal por la que tengo 20 Ah es porque tengo un LED Cree involucrado en el diseño en este momento que usa 3000 mah más 1100 mah de los otros componentes en mi versión posterior, termino eliminando esto. Lo que significa que tengo aproximadamente solo 1100 mah de los que preocuparme.
Gracias por el seguimiento, lo aprecio. Me alegro de que haya funcionado bien. Como el módulo estuvo en voltaje invertido por un corto tiempo, vigílelo. A veces parece estar funcionando bien, pero los problemas ocurren más tarde o bajo ciertas circunstancias. Considere reemplazarlo por el producto final o si comienza a comportarse de manera extraña :-). ¡Parece un proyecto interesante en el que estás trabajando! Sigan con el buen trabajo.
La idea de que una celda de batería de este tipo proporciona 3,7 voltios es en sí misma sustancialmente errónea. Por lo general, un paquete de polímero de litio recién cargado tendrá 4,2 voltios por celda, aunque algunos ahora están clasificados para carga a voltajes más altos. Sin embargo, sería apropiado comprobar que tanto el diseño como el envase son de la variedad de una sola célula .
¿Por qué mi placa comienza a echar humo cuando coloco una batería más alta del mismo voltaje?
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