Balancing-Widerstand geht kaputt, warum?

[Jochen Pawletta]

Hallo

Ein namhafter Hersteller setzt fĂźr seinen Schreib-Cache in neueren
Servern nicht mehr auf Akkus sondern auf Elkos.
(Weiterhin wird nicht mehr dauerhaft der Speicherinhalt gehalten,
sondern auf Flash-Speicher umgeschrieben, das tut hier aber nichts zur
Sache.)

Diese Elko-Packs halten jetzt nicht gerade lange, wo ich eigentlich
erwartet hätte dass sie länger halten als die Akkus.
(Akku so 5-10 Jahre, Elkos gefĂźhlt 2-4 Jahre.)

Heute habe ich mal zwei solcher Elko-Pack geĂśffnet.
Da sind je zwei 2,7V Elkos mit 34F drin, die mit zwei mal 6,8k Widerständen
ausbalanciert werden. Vermutlich wird das Paket also mit 5V betrieben.
Bei den beiden Exemplaren war je einer dieser Widerstände verkohlt,
wodurch das Balancing natĂźrlich nicht mehr klappt.
Ich vermute also, dass das Elko-Paket deshalb kaputt geht, weil einer
der Widerstände ausfällt. Bei den defekten Paketen sieht man in der Regel
bei einem der Elkos dass er aufgebläht ist.

Nur warum geht dieser eine Widerstand kaputt?
Es ist ein SMD-Teil der sehr kleinen Bauart, aber da sollte doch eigentlich
so gut wie keine Verlustleistung entstehen wenn das Elko-Paket erst
einmal aufgeladen ist. Und auch bei den Elko-Test-Prozeduren kann da
nicht allzu viel Leistung anfallen, oder Ăźbersehe ich da was?

Hat jemand eine Idee was da passiert?
Oder ist vieleicht doch nach gewisser Zeit einer der Elkos durch, und
der Widerstand stirbt als Folge dessen? Warum?


mfg Jochen

--
ZX81 - C64 - Amiga - x86-Linux - iMac (OS X)

 

[olaf]

Jochen Pawletta <jochen@hin.de> wrote:

Heute habe ich mal zwei solcher Elko-Pack geöffnet.
Da sind je zwei 2,7V Elkos mit 34F drin, die mit zwei mal 6,8k Widerständen
ausbalanciert werden. Vermutlich wird das Paket also mit 5V betrieben.
Bei den beiden Exemplaren war je einer dieser Widerstände verkohlt,
wodurch das Balancing natürlich nicht mehr klappt.
Ich vermute also, dass das Elko-Paket deshalb kaputt geht, weil einer
der Widerstände ausfällt. Bei den defekten Paketen sieht man in der Regel
bei einem der Elkos dass er aufgebläht ist.

Nur warum geht dieser eine Widerstand kaputt?

Weil vorher einer der Elkos defekt war und dafuer gesorgt hat das ein
zu grosser Strom durch den Widerstand fliesst. Eventuell koennte man
noch vermuten die Kondensatoren einen hoeheren Strom zum balancieren
brauchen als sie ein 6.8k Widerstand liefern kann und das dies dann der
Grund ist wieso der Kondensator kaputt geht.

Es ist ein SMD-Teil der sehr kleinen Bauart, aber da sollte doch eigentlich
so gut wie keine Verlustleistung entstehen wenn das Elko-Paket erst
einmal aufgeladen ist. Und auch bei den Elko-Test-Prozeduren kann da
nicht allzu viel Leistung anfallen, oder übersehe ich da was?

Es fliesst halt sehr viel Strom wenn einer der Elkos sich nicht auflaedt.

Hat jemand eine Idee was da passiert?
Oder ist vieleicht doch nach gewisser Zeit einer der Elkos durch, und
der Widerstand stirbt als Folge dessen? Warum?

Ich wuerde eher vermuten das dieses Schaltungskonzept nicht ganz
ausgereift ist. Ich spiele gerade selber etwas damit rum und verwende
eine aktive Schaltung. (OP, Transistor, 1.25V Referenz, etwas
Huehnerfutter) Die zieht 60uA wenn die Spannung unter 2.45V ist. Ich
hab 2.5V 360F Supercaps.
Interessanterweise ist dies nicht so ganz einfach. Man muss sich halt
Fragen welcher Strom reicht sicher aus und wie lange kann der
schlimmstenfalls fliessen.

Genaue Schaltung kann ich auf Wunsch hier zur Diskussion stellen.

Olaf

 

[Jochen Pawletta]

Hallo

On 2019-03-02, olaf <olaf@criseis.ruhr.de> wrote:

Es ist ein SMD-Teil der sehr kleinen Bauart, aber da sollte doch eigentlich
so gut wie keine Verlustleistung entstehen wenn das Elko-Paket erst
einmal aufgeladen ist. Und auch bei den Elko-Test-Prozeduren kann da
nicht allzu viel Leistung anfallen, oder Ăźbersehe ich da was?

Es fliesst halt sehr viel Strom wenn einer der Elkos sich nicht auflaedt.

Genau den Teil verstehe ich leider noch nicht.
Warum fliesst viel Strom durch diesen Widerstand?
Der bekommt doch maximal 5V Ladespannung ab, was bei 6,8k einen relativ
kleinen Strom bedeutet.

Kannst Du mich da erleuchten?


mfg Jochen

--
ZX81 - C64 - Amiga - x86-Linux - iMac (OS X)

 

[Rafael Deliano]

6,8k Widerständen
Es ist ein SMD-Teil der sehr kleinen Bauart, aber da sollte doch eigentlich
so gut wie keine Verlustleistung entstehen

Ich hatte mal auf Breadboard ca. 100 Ohm Widerstände Bauform 0604 vor
einem 2200uF bei 24V: brannten beim Einschalten durch. Der kurzzeitige
Strompuls war ihnen zuviel. Bauform 1206 war dann ok.

Die 6,8k mal an 5V hängen ob sie das dauerhaft aushalten. 34F kÜnnen
einen sehr langen Einschaltpuls machen.

MfG JRD

 

[Gerrit Heitsch]

On 3/2/19 5:47 PM, Rafael Deliano wrote:

6,8k Widerständen
Es ist ein SMD-Teil der sehr kleinen Bauart, aber da sollte doch
eigentlich
so gut wie keine Verlustleistung entstehen

Ich hatte mal auf Breadboard ca. 100 Ohm Widerstände Bauform 0604 vor
einem 2200uF bei 24V: brannten beim Einschalten durch. Der kurzzeitige
Strompuls war ihnen zuviel. Bauform 1206 war dann ok.

Die 6,8k mal an 5V hängen ob sie das dauerhaft aushalten. 34F kÜnnen
einen sehr langen Einschaltpuls machen.

Ja, schon... Aber 6,8kOhm an 5V sind maximal 730ÂľA, also nicht einmal
1mA. Das ergibt 3,5mW Leistung wenn ich mich nicht verrechnet habe.

Gibt es SMD-Widerstände die das nicht abkÜnnen?

Gerrit

 

[Hans-Peter Diettrich]

Am 02.03.2019 um 17:44 schrieb Jochen Pawletta:

Hallo

On 2019-03-02, olaf <olaf@criseis.ruhr.de> wrote:
Es ist ein SMD-Teil der sehr kleinen Bauart, aber da sollte doch eigentlich
so gut wie keine Verlustleistung entstehen wenn das Elko-Paket erst
einmal aufgeladen ist. Und auch bei den Elko-Test-Prozeduren kann da
nicht allzu viel Leistung anfallen, oder Ăźbersehe ich da was?

Es fliesst halt sehr viel Strom wenn einer der Elkos sich nicht auflaedt.

Genau den Teil verstehe ich leider noch nicht.
Warum fliesst viel Strom durch diesen Widerstand?

Das ist mir auch ziemlich unerklärlich.

Der bekommt doch maximal 5V Ladespannung ab, was bei 6,8k einen relativ
kleinen Strom bedeutet.

Das ist der einzige Punkt, an dem ich ansetzen kĂśnnte. *Falls* die
Ladeschaltung mit Impulsen hoher Spannung arbeitet, kĂśnnte das auch
irgendwann einen 6k8 Widerstand killen. Aber wer rechnet schon die
Spannung aus, die hierfßr notwendig wäre, und wieso die nicht vom Elko
kurzgeschlossen wird? :-(

> Kannst Du mich da erleuchten?

Da dürfte Olaf in zu große Erklärungsnot kommen :-]

DoDi

 

[Martin Gerdes]

Jochen Pawletta <jochen@hin.de> schrieb:

Ein namhafter Hersteller setzt für seinen Schreib-Cache in neueren
Servern nicht mehr auf Akkus, sondern auf Elkos.

Heute habe ich mal zwei solcher Elko-Pack geöffnet.
Da sind je zwei 2,7V Elkos mit 34F drin, die mit zwei mal 6,8k Widerständen
ausbalanciert werden. Vermutlich wird das Paket also mit 5V betrieben.
Bei den beiden Exemplaren war je einer dieser Widerstände verkohlt,
wodurch das Balancing natürlich nicht mehr klappt.

Das darf verblüffen. Wenn eine Serienschaltung von 2 Stück 6,8 k
Widerständen an 5 Volt betrieben wird, fließen da etwa 380 ľA, der
Widerstand setzt etwa 1 mW in Wärme um. Das sollte der an sich
aushalten.

Ich vermute also, dass das Elko-Paket deshalb kaputt geht, weil einer
der Widerstände ausfällt. Bei den defekten Paketen sieht man in der Regel
bei einem der Elkos dass er aufgebläht ist.

Nur warum geht dieser eine Widerstand kaputt?
Es ist ein SMD-Teil der sehr kleinen Bauart, aber da sollte doch eigentlich
so gut wie keine Verlustleistung entstehen wenn das Elko-Paket erst
einmal aufgeladen ist. Und auch bei den Elko-Test-Prozeduren kann da
nicht allzu viel Leistung anfallen, oder übersehe ich da was?

Hat jemand eine Idee was da passiert?

Keine Ahnung.

 

[Wolfgang Martens]

Am 02.03.2019 um 16:22 schrieb Jochen Pawletta:

Da sind je zwei 2,7V Elkos mit 34F drin, die mit zwei mal 6,8k
Widerständen ausbalanciert werden. Vermutlich wird das Paket also
mit 5V betrieben. Bei den beiden Exemplaren war je einer dieser
Widerstände verkohlt, wodurch das Balancing natßrlich nicht mehr
klappt. Ich vermute also, dass das Elko-Paket deshalb kaputt geht,
weil einer der Widerstände ausfällt. Bei den defekten Paketen sieht
man in der Regel bei einem der Elkos dass er aufgebläht ist.

Nur warum geht dieser eine Widerstand kaputt? Es ist ein SMD-Teil
der sehr kleinen Bauart

Hat jemand eine Idee was da passiert?

Woher wissen Sie , dass der verkohlte SMD 6k8 hatte?

Ist der kaputte Goldcap derjenige parallel zum heilen Widerstand?
Dann kĂśnnte es ein simpler BestĂźckungsfehler mit einem falschem R
sein. Wenn der 68R war, dann bekommt der eine Cap zu viel Spannung,
der Leckstrom grillt den 68R, die 4,9V killen den Cap.

mfG W.Martens

 

[olaf]

Jochen Pawletta <jochen@hin.de> wrote:

Genau den Teil verstehe ich leider noch nicht.
Warum fliesst viel Strom durch diesen Widerstand?

Du hast recht. Bei 6.8k geht das eigentlich nicht. Ich verwende hier
bei mir 7.5R und hatte mich da vertan.
Erzaehl doch mal wie die Kondensatoren genau heissen. Mir kommen 6.8k
reichlich wenig vor. Deine Kondensatoren koennen ja keine hochohmigen "Goldcaps"
sein weil im Ausschaltmomment viel Strom liefern muessen. Wenn es aber
niederohmige Supercaps sind dann wuerde ich eher einen geringeren Wert erwarten.

Der bekommt doch maximal 5V Ladespannung ab, was bei 6,8k einen relativ
kleinen Strom bedeutet.

Das darf aber nie passieren weil dann dein Kondensator kaputt geht.

Olaf

 

[olaf]

Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> wrote:

>Da dürfte Olaf in zu große Erklärungsnot kommen :-]

Es war spaet und ich hatte sofort meine Schaltung im Kopf.

So loese ich das Problem:

http://www.criseis.ruhr.de/bilder/balancer.gif

Ich hab allerdings sechst Stueck davon in Serie und kann damit ein
Auto starten oder fuer 1min eine H4 Birne leuchten lassen.

Olaf

 

[Jochen Pawletta]

Hallo

On 2019-03-03, Wolfgang Martens <na3506b2013@t-online.de> wrote:

Hat jemand eine Idee was da passiert?

Woher wissen Sie , dass der verkohlte SMD 6k8 hatte?

Ist hier nicht ein Du Ăźblich? Na egal.
Der noch Ăźbrig gebliebene Widerstand hat 6k8, was fĂźr einen anderen
Wert sollte der zweite da schon haben, wenn das Paket ein paar Jahre
lang funktioniert hat?

> Ist der kaputte Goldcap derjenige parallel zum heilen Widerstand?

Das hatte ich leider nicht genau angeschaut.
Werde mal sehen, ob ich das noch zurßckverfolgen kann, oder beim nächsten
defekten Elko-Paket genau drauf achen.

Dann kĂśnnte es ein simpler BestĂźckungsfehler mit einem falschem R
sein. Wenn der 68R war, dann bekommt der eine Cap zu viel Spannung,
der Leckstrom grillt den 68R, die 4,9V killen den Cap.

Da zweifle ich wie gesagt daran, dass es bei einer FehlbestĂźckung mehrere
Jahre funktioniert hätte ...


mfg Jochen

--
ZX81 - C64 - Amiga - x86-Linux - iMac (OS X)

 

[Jochen Pawletta]

Hallo

On 2019-03-03, Jochen Pawletta <jochen@hin.de> wrote:
>> Ist der kaputte Goldcap derjenige parallel zum heilen Widerstand?

Nein, der defekte Widerstand ist parallel zum defekten Elko.


mfg Jochen

--
ZX81 - C64 - Amiga - x86-Linux - iMac (OS X)

 

[Edzard Egberts]

olaf schrieb:
> Es war spaet und ich hatte sofort meine Schaltung im Kopf.

Bist Du sicher? ;o)

So loese ich das Problem:

http://www.criseis.ruhr.de/bilder/balancer.gif

Welches Problem soll diese Schaltung denn wie lĂśsen? Ich sehe da einen
Integrator, der wohl recht schnell anschlägt (bei 5 V sollte der Wert
nach der Spannungsreferenz hĂśher als am Spannungsteiler sein) und dann
bleibt als Ersatzschaltung ein 7,5 Ohm-Widerstand. Und wo ist der
Kondensator, vor V+?

> Ich hab allerdings sechst Stueck davon in Serie

Also einen 45 Ohm Vorwiderstand zum Laden - das ist ja schon plausibel. ;o)

 

[Jochen Pawletta]

Hallo

On 2019-03-03, olaf <olaf@criseis.ruhr.de> wrote:

Jochen Pawletta <jochen@hin.de> wrote:

Genau den Teil verstehe ich leider noch nicht.
Warum fliesst viel Strom durch diesen Widerstand?

Du hast recht. Bei 6.8k geht das eigentlich nicht. Ich verwende hier
bei mir 7.5R und hatte mich da vertan.
Erzaehl doch mal wie die Kondensatoren genau heissen. Mir kommen 6.8k
reichlich wenig vor. Deine Kondensatoren koennen ja keine hochohmigen
"Goldcaps"
sein weil im Ausschaltmomment viel Strom liefern muessen. Wenn es aber
niederohmige Supercaps sind dann wuerde ich eher einen geringeren Wert
erwarten.

Das sind Tecate PowerBurst 34F 2.7V

Der bekommt doch maximal 5V Ladespannung ab, was bei 6,8k einen relativ
kleinen Strom bedeutet.

Das darf aber nie passieren weil dann dein Kondensator kaputt geht.

Schon klar, aber falls nicht der defekte Widerstand Grund fĂźr den
defekten Elko ist, sondern ein defekter Elko irgendwie den Widerstand
Ăźberlastet dann muss ich vom schlimmsten Fall also 5V ausgehen.
Aber auch da verstehe ich halt noch nicht, was den Widerstand grillt.


mfg Jochen

--
ZX81 - C64 - Amiga - x86-Linux - iMac (OS X)

 

[Edzard Egberts]

olaf schrieb:

Edzard Egberts <news@edzeg.net> wrote:

nach der Spannungsreferenz hĂśher als am Spannungsteiler sein) und dann
bleibt als Ersatzschaltung ein 7,5 Ohm-Widerstand. Und wo ist der
Kondensator, vor V+?

Der 360F Kondensator ist parallel zu der Schaltung. Das ganze ist also
ein Shuntregler der leitend wird sobald 2.5V erreicht wird.

Ach so, dann ist die Funktion klar.

"6 in Serie" war auch etwas missverständlich, ist jetzt aber auch geklärt:

Nur wenn mehrere in
Reihe geschaltete Kondensatoren ein unterschiedliche Kapazitaet haben
dann wird zum Ladeende natuerlich der mit der geringsten Kapazitaet
seine 2.5V ueberschreiten wollen.

 

[olaf]

Edzard Egberts <news@edzeg.net> wrote:

nach der Spannungsreferenz höher als am Spannungsteiler sein) und dann
bleibt als Ersatzschaltung ein 7,5 Ohm-Widerstand. Und wo ist der
Kondensator, vor V+?

Der 360F Kondensator ist parallel zu der Schaltung. Das ganze ist also
ein Shuntregler der leitend wird sobald 2.5V erreicht wird. Die
Schaltung macht normalerweise also garnichts. Nur wenn mehrere in
Reihe geschaltete Kondensatoren ein unterschiedliche Kapazitaet haben
dann wird zum Ladeende natuerlich der mit der geringsten Kapazitaet
seine 2.5V ueberschreiten wollen.

>Also einen 45 Ohm Vorwiderstand zum Laden - das ist ja schon plausibel. ;o)

Oehem, nein. Ich lade am Labornetzteil mit 5A auf. Das dauert aber
auch schon ein paar Minuten.

Olaf

 

[olaf]

Jochen Pawletta <jochen@hin.de> wrote:


>Das sind Tecate PowerBurst 34F 2.7V

Interessant. Kannte ich noch garnicht.
Haben so in der Gegend von 20A erlaubtem Maximalstrom und 70uA Leckstrom.

Die 6.8k reichen dann um bei einem geladenen Kondensatorpaar die
Spannungsverteilung aufrecht zu erhalten.
Allerdings verlaesst sich die Schaltung beim laden wohl darauf das
beide Typen sehr aehnlich sind oder ein ueberladener Elko ueber einen
erhoehten Leckstrom selber ausgleicht. Vermutlich okay wenn der
Ladestrom nicht zu hoch ist und man nicht sehr oft laedt/entlaedt.

Kann es andere Gruende geben die den Widerstand veraendern? Sollte der
wegen Feuchtigkeit z.B niederohmiger werden dann wird er natuerlich
vom Kondensator geroestet. Und ein danach weggebrannter Widerstand
sorgt dann mit der Zeit dafuer das der Elko stirbt. Wundert einem bei
2.5V aber nauterlich etwas....

Olaf

 

[Jochen Pawletta]

Hallo

On 2019-03-03, olaf <olaf@criseis.ruhr.de> wrote:

Kann es andere Gruende geben die den Widerstand veraendern? Sollte der
wegen Feuchtigkeit z.B niederohmiger werden dann wird er natuerlich
vom Kondensator geroestet. Und ein danach weggebrannter Widerstand
sorgt dann mit der Zeit dafuer das der Elko stirbt. Wundert einem bei
2.5V aber nauterlich etwas....

Die Teile stecken in Servern, die 7x24 durch laufen.
Da darf nichts feucht werden bzw. wĂźrde es sehr schnell wieder trocknen.


mfg Jochen

--
ZX81 - C64 - Amiga - x86-Linux - iMac (OS X)

 

[Wolfgang Martens]

Am 03.03.2019 um 10:31 schrieb Jochen Pawletta:

Ist der kaputte Goldcap derjenige parallel zum heilen Widerstand?

Nein, der defekte Widerstand ist parallel zum defekten Elko.

Der nicht geblähte Elko, hat der Kurzschluss? Das wßrde erklären,
warum der andere dann bei 5V aufbläht.

Wurde der 6k8 gemessen? Welche Bauform 0402, 0603, 0805?
Manchmal sind sehr kleine Bauformen so nachlässig beschriftet, dass
man sich täuschen lässt. Und EIA-96-Kodierung gibt es auch noch.

Ein 68R 0603 (0,1W) wĂźrde dann bei 5V braun werden.

mfG W.Martens

 

[Hanno Foest]

Am 03.03.19 um 11:06 schrieb Jochen Pawletta:

Erzaehl doch mal wie die Kondensatoren genau heissen. Mir kommen 6.8k
reichlich wenig vor. Deine Kondensatoren koennen ja keine hochohmigen
"Goldcaps"
sein weil im Ausschaltmomment viel Strom liefern muessen.

Warum mĂźssen sie das? Die sind fĂźr den Datenerhalt des Platten-Caches im
Falle eines Stromausfalls. Ich wĂźrde da vielleicht Milliampere erwarten.
Vielleicht auch etwas mehr, wenn tatsächlich auf Flash-Speicher
umgeschrieben wird, aber dabei hat man ja viel Zeit und kann das
stromsparend angehen.

Wenn es aber
niederohmige Supercaps sind dann wuerde ich eher einen geringeren Wert
erwarten.

Das sind Tecate PowerBurst 34F 2.7V

Das wiederum klingt in der Tat nach hohen StrĂśmen. hm.

Mir war so, als ob die Kollegen eine Kiste mit kaputten Modulen der
beschriebenen Form hätten, da werde ich bei Gelegenheit mal fragen, ob
ich die haben kann.

Hanno