# Relevamiento Técnico y Análisis de Falla - Controlador Vsett 10+ (Kyesang ST-B2.6) Este documento centraliza el análisis técnico, la ingeniería inversa del circuito, la identificación de componentes, la topología de potencia y las conclusiones para la reparación del controlador trasero del monopatín eléctrico Vsett 10+. --- ## 1. Identificación del Hardware y Fabricante * **Vehículo:** Monopatín eléctrico Vsett 10+ (motor trasero). * **Fabricante OEM:** Kyesang (kyesang.cn). * **Modelo / Revisión de PCB:** ST-B2.6. * **Alimentación:** Batería Li-ion 16S (60V nominales, 67.2V a plena carga). * **Topología de Potencia:** Inversor trifásico BLDC de 12 MOSFETs (4 transistores por fase: 2 en paralelo en la parte alta y 2 en paralelo en la parte baja). * **Imágenes de Referencia en esta carpeta:** * pcb.jpg / pcb_2.jpg: Vistas frontales del circuito. * pcb_back.jpg: Vista del dorso con pistas de cobre reforzadas y serigrafía de señales. * pcb_numerado.jpg: Foto con la identificación numérica de cada integrado clave. --- ## 2. Mapa Completo de Integrados y Componentes Clave A partir del análisis visual y mediciones con multímetro, se identificaron todos los integrados de la placa (referencias según pcb_numerado.jpg): ### Integrado 1: Fuente Conmutada Buck Auxiliar (SD4938) * **Función:** Regulador reductor conmutado de alta tensión con MOSFET interno de 150V. Toma los 67.2V de batería y genera la línea de 15V estable (VCC) para alimentar los drivers de compuerta. * **Encapsulado:** SOP-8 (Silan Microelectronics). * **Distribución de pines:** * Pin 1 (VDD): Auto-alimentación interna (máx 30V). Conectado al Cátodo del diodo M7. * Pines 2, 3 y 4 (NC): Sin conexión interna. * Pines 5 y 6 (DRAIN): Salida conmutada del MOSFET interno de 150V, unidos en paralelo hacia la bobina L1. * Pin 7 (VSET): Selector de tensión de salida. Va a masa (GND) para fijar la salida exactamente en 15V. * Pin 8 (GND): Masa general del circuito. * **Diodos asociados:** * **M7 (1N4007 SMD, 1000V / 1A):** Conectado entre la línea general de 15V (Ánodo) y el Pin 1 VDD del SD4938 (Cátodo). Aísla el pin de arranque durante el encendido inicial e inyecta los 15V una vez que la fuente oscila. * **SS110 (Schottky 100V / 1A ultra rápido):** Diodo de libre circulación (freewheeling) conectado con el cátodo a masa / pin 8 para cerrar el lazo inductivo de la bobina L1. ### Integrados 2, 4 y 6: Drivers de Compuerta de Medio Puente (U3115S) * **Función:** Controladores de compuerta para los MOSFETs de potencia. Hay exactamente **un solo driver por cada fase**: * **Integrado 2:** Maneja la Fase 1 (U). * **Integrado 4:** Maneja la Fase 2 (V). * **Integrado 6:** Maneja la Fase 3 (W) - adyacente a la zona quemada. * **Comando:** Cada U3115S maneja simultáneamente a los 2 MOSFETs superiores en paralelo (vía pin 7 HO) y a los 2 inferiores en paralelo (vía pin 5 LO) mediante resistencias de compuerta individuales. * **Encapsulado:** SOP-8 (Uni-Semiconductor, 300V, 1.2A / 1.5A pico). * **Componentes de Bootstrap:** Cada uno cuenta a su lado con un par de capacitores cerámicos grandes y un diodo rápido (SS110) entre el pin 1 (VCC) y el pin 8 (VB). ### Integrados 3 y 5: Amplificadores Operacionales de Precisión (SD06) * **Función:** Amplificadores operacionales dobles (CMOS Dual Rail-to-Rail, 6 MHz, Slew Rate 3.7 V/us, alimentación 2.1V a 5.5V). * **Serigrafía:** "SD06" con código de lote "1635C" (fabricación semana 35 de 2016). * **Rol en el sistema (4 canales de amplificación en total):** * **Censado de Corriente de Fase:** Toman la minúscula caída de tensión (milivolts) de los shunts de corriente y la amplifican para entregar una señal limpia de 0 a 3.3V a los conversores analógico-digitales (ADC) del microcontrolador. * **Protección de Sobrecorriente por Hardware:** Actúan como comparadores rápidos que disparan una señal de corte instantáneo si la corriente supera el umbral destructivo. * **Filtro de Señales Analógicas:** Acondicionan y eliminan ruido electromagnético de los cables largos del manillar (acelerador y freno regenerativo). * **Pinout estándar (compatible con LM358 / MCP6002):** * Pin 1: Salida A * Pin 2: Entrada Inversora A (-) * Pin 3: Entrada No Inversora A (+) * Pin 4: Masa (GND) * Pin 5: Entrada No Inversora B (+) * Pin 6: Entrada Inversora B (-) * Pin 7: Salida B * Pin 8: VDD (+3.3V / +5V) ### Integrado 7: Microcontrolador Principal (STM32F103C6Tx) * **Función:** Procesador ARM Cortex-M3 de 32 bits (LQFP-48). Ejecuta el algoritmo de conmutación BLDC/FOC, lectura de sensores Hall, gestión de acelerador, freno y protecciones. ### Zona 8: Área de Destrucción de Fase 3 * Espacio donde se encontraban los dos MOSFETs High-Side desoldados. Se observa la pista de cobre del Drain completamente desprendida y evaporada por la corriente de cortocircuito, junto a los orificios del transistor fracturado. --- ## 3. Shunts de Corriente y Circuito de Freno ### Los Alambres Gruesos (Shunts de Corriente) * **Naturaleza:** No son fusibles, sino resistencias de precisión de aleación de Manganina/Constantán con valor típico de 1.5 a 2 miliohms en paralelo. * **Conexión física:** Están conectados entre el cable grueso de Batería Negativo (B-) y la pata Source (derecha) de todos los MOSFETs Low-Side. * **Funcionamiento:** Al circular 30A por el motor, generan apenas 60 milivolts de caída. Los operacionales SD06 multiplican este valor por 20 o 30 veces para que el STM32 lo lea como 1.8V en su conversor analógico-digital. ### Entradas de Freno en la Placa * **SL (Soft Low Brake):** Entrada digital de corte de motor. Al presionar la palanca de freno hidráulico, el sensor Hall de la manija aterriza esta línea a masa (0V), cortando la aceleración y habilitando el freno regenerativo. * **SH (High Brake):** Entrada de freno de nivel alto (12V o tensión de luces de stop). * **Filtro del SD06:** En configuraciones con freno regenerativo variable (sensor Hall analógico en el gatillo/freno de 0.8V a 4.2V), el SD06 filtra el ruido antes de entrar al microcontrolador. --- ## 4. Mapeo de Pistas y Serigrafía en el Dorso (pcb_back.jpg) * **P+ (Barra horizontal inferior):** Barra masiva de cobre reforzada con estaño que distribuye los 67.2V directos al Drain de los MOSFETs High-Side. * **P- (Barra superior):** Retorno de masa de potencia hacia los shunts y el Source de los Low-Side. * **Salidas de Fase:** Tres grandes islas estañadas que conectan el Source del High-Side y el Drain del Low-Side de cada fase hacia los cables del motor. * **Pines de Sensores Hall (izquierda):** * HA, HB, HC: Señales de posición del rotor del motor. * H+: Alimentación positiva de 5V. * GND: Masa de sensores. * **Comunicaciones Serie:** * TX1 / RX1: Comunicación con la pantalla del manillar (display QS-S4). * TX2 / RX2: Comunicación de datos con el controlador esclavo del motor delantero. * **Punto de Prueba VCC:** Salida de 15V de la fuente conmutada. * **Jumpers de Configuración:** * 6/12: Selector de firmware para placas de 6 o 12 MOSFETs. * K1, K2, F1 a F7, ZL, X: Selección de modos Eco/Turbo, límite de velocidad, crucero y tracción simple/doble. --- ## 5. Diagnóstico Definitivo de la Falla y Causa Raíz Al confirmarse que **un solo driver U3115S (integrado 6) maneja en paralelo a los dos MOSFETs superiores**: 1. **Sobrecarga de Compuerta por Reemplazo de MOSFETs:** * Los transistores originales Silan SVG104R5NT demandaban 55 nC de carga de compuerta (110 nC en total por fase). * Los reemplazos Infineon OptiMOS IPP023N10N5 demandan 125 nC cada uno (250 nC en total por fase, más del doble). 2. **Ralentización de la Conmutación y Efecto en Baja Velocidad:** * El driver U3115S entrega 1.2A pico. Con 250 nC, los tiempos de subida y bajada de compuerta se duplicaron. * A baja velocidad (arranque), el ciclo de trabajo del inversor es muy bajo (10% a 15%) y la corriente de fase alcanza picos de 150A a 200A. * Disipar esa corriente durante tiempos de conmutación lentos somete al silicio a una fatiga térmica extrema en cada pulso de PWM. 3. **Desbalance de Umbral de Conducción (Vth):** * En transistores en paralelo comandados por el mismo driver, el transistor que tiene milivolts menos de Vth enciende antes y apaga después. * Durante esos nanosegundos, un solo MOSFET absorbe los 150A completos, provocando la fractura física de la cápsula (MOSFET partido). Al abrirse, el segundo absorbe toda la sobrecorriente, se funde en corto y evapora la pista del Drain. 4. **Daño Consecuente en el Driver 6:** * Al perforarse el silicio de los MOSFETs en corto sobre los 67.2V de batería, la descarga de alta tensión sobre HO (pin 7) y VS (pin 6) destruye internamente el driver U3115S. --- ## 6. Procedimiento Obligatorio para la Reparación Antes de energizar la placa con componentes nuevos: 1. **Reemplazo del Driver 6:** Desoldar y colocar un driver U3115S nuevo (o reemplazo de mayor corriente como EG2183 o 2ED2183S06F). No reutilizar el driver 6 original bajo ninguna circunstancia. 2. **Revisión de Resistencias y Diodos de Compuerta:** Medir las resistencias de compuerta (10 ohms a 100 ohms) y los diodos rápidos en antiparalelo asociados a los dos MOSFETs destruidos. Si alguna resistencia está alterada o abierta, el nuevo MOSFET no apagará y volverá a quemarse. 3. **Reconstrucción de la Pista de Cobre del Drain:** * La pista de cobre evaporada en la zona 8 debe reconstruirse soldando un trozo de alambre de cobre grueso (o malla desoldante impregnada en estaño) directamente entre el Drain/solapa de los MOSFETs nuevos y la barra de P+ (67.2V). 4. **Verificación de Aislamiento:** Verificar con multímetro que los nuevos transistores montados sobre la barra de aluminio no tengan continuidad contra el chasis/disipador (revisar aisladores de mica/silicona). 5. **Primera Prueba con Limitador:** Alimentar el controlador por primera vez a través de una fuente de laboratorio con límite de corriente ajustado a 1A, o intercalando una lámpara de filamento en serie con la batería para evitar daños en caso de cualquier anomalía residual.