Один из лучших способов изучить силовую электронику — это реверс‑инжиниринг качественных изделий. Недавно я полностью воссоздал DC/DC‑преобразователь Murata мощностью 369 Вт — от многослойной печатной платы до принципиальной схемы и конструкции магнитных компонентов.
В этой статье хочу поделиться с вами своим практическим опытом реверс‑инжиниринга импульсного источника питания RBQ-8.2/45-L48NBL2-CIS2. В свое время он был весьма широко распространён. Кстати, сейчас тоже можно найти за небольшую цену, иногда с наклейкой «тестовый образец, не для продажи».
По технике: входное напряжение 36 — 75 В, выходное 8,2 В, ток до 45А что дает 369 Вт в габаритах 58,5×37×13,2 мм (~13 кВт/Дм^3). Весьма солидный результат, учитывая что это разработка десятилетней давности. Конечно, надо понимать, что при работе на таких мощностях потребуется серьёзное охлаждение.
Это мой не первый источник на реверсе, и ввиду отсутствия вменяемой теории, экспериментальным путём разработал для себя следующий порядок действий: (Далее я работаю в среде Altium Designer, но всё аналогично и в других средах разработки)
Подготовительный этап. Делаю качественные фото источника с обеих сторон. Создаю в среде разработки печатных плат контур будущей платы (можно измерить или взять из описания). Затем устанавливаю выводы и очерчиваю расположение магнитопроводов. В дальнейшем они используются для примерной относительной ориентации.
Анализ пассивной ЭКБ. Весьма рутинный процесс. Снимаем каждый элемент и измеряем. Я пользуюсь двумя паяльниками, можно и феном, но аккуратно чтобы не задеть соседние элементы. Каждому измеренному элементу присваиваем позиционное обозначение, добавляем в проект, ставим на плату в примерно его место и кладем в подписанную коробочку. Пока не задаемся вопросом о соединении этого элемента или какую функцию он выполняет. Текстом можно добавить какую‑либо особенность, например что тип диэлектрика NP0 или что резистор синий. В итоге в проекте получается следующая картина:
Анализ активной ЭКБ. Действуем аналогично пассивной за исключением того, что вначале элемент надо идентифицировать. Обычно, начинаю с запроса в нейросети вида: опознай элемент «тип корпуса», маркировка «маркировка». Проверяем полученный результат, для этого в даташите находим раздел «marking» и сверяем. Если поиск в сети не дает результатов, то выпаиваем элемент и прозваниваем его по типовым схема: полевой транзистор, биполярный, пара диодов... После этого добавляем в проект и советую в комментарии добавить маркировку, для облегчения навигации по плате.
После того как все элементы сняты, самое время измерить силовые магнитные элементы. Измеряем индуктивность, в последующем, когда станет известно число витков, это поможет определить зазор в ферритах.
Далее необходимо определить топологию на всех слоях. Снимаем ферриты. Делаем качественные фото всех слоёв платы, в том числе верхнего и нижнего без элементов. Моя любимая хитрость, фото всех слоёв я собираю в презентацию, выравниваю по масштабу и центрую по переходным отверстиям. В результате при необходимости отследить путь дорожки с переходным отверстием, просто наводим курсор мыши на него и переходим на другие слои с помощью колёсика, быстро находя продолжение на других слоях. Например 4 слой выглядит так:
Восстанавливаем схему и топологию. Наконец все элементы расставлены на плате и есть в схемном редакторе. По фото источника выделяем соединенные пады элементов и трассируем, параллельно соединяя их на электрической схеме.
В конце получается схема исследуемого источника.
При первых шагах в реверсе я хотел добавить сюда, что на этом этапе сильно помогает знание схемотехники импульсных источников питания, но сейчас сделаю оговорку, не всегда. У меня был опыт реверса источника питания построенного на ШИМ‑контроллере UUC2809. Это однотактный контроллер, имеет выход на один транзистор. А управлял он обратноходом с активной защёлкой, синхронным выпрямлением и активным демпфером, то есть 4-мя транзисторами! Отталкиваться от типовой схемы применения контроллера там было абсолютно бесполезно. Поэтому, рекомендую, в общем случае руководствоваться именно трассировкой платы.
Итак, что можно сказать по поводу конкретного образца
Анализ конструкции
По конструкции плата 14-слойная с толщиной меди 105 мкм. Применяются исключительно сквозные переходные отверстия. Есть торцевая металлизация. Очень крутое решение с металлизированными полуотверстиями для перехода витков со слоя на слой.
Позволяет сэкономить место по сравнению с классическими переходными отверстиями и сделать шире витки. Советую взять на вооружение. Узлы расположены на плате достаточно логично, за исключением одного операционного усилителя. Все его выводы идут сразу на переходные отверстия, складывается такое впечатление что был добавлен в последний момент, по принципу «где место было».
Анализ схемотехники
По схемотехнике это классический полный мост (без фазосдвига), с синхронным выпрямлением. Обратная связь при этом по напряжению, трансформатор тока используется только для защиты от перегрузки и короткого замыкания. Сигнал при этом поступает напрямую на вывод «CS» ШИМ‑контроллера, данное решение очень простое и надежное, но не имеет гибкости в плане тока потребления при коротком замыкании. Современные тенденции склонны ставить ждущий одновибратор после токового трансформатора. Бросается в глаза отсутствие какой‑либо схемы ограничения выходного напряжения при обрыве обратной связи. Она необходима для того чтобы выходное напряжение источника не повысилось до неприемлемых значений при неисправности контура основной обратной связи. Тем не менее при внимательном анализе можно заметить, что ограничение происходит по выводу «Ramp». При включении форма выходного сигнала выглядит так:
Фактически ограничивается длительность передачи энергии на выход обратно пропорционально входному напряжению. Звучит логично и просто, но это очень обманчиво, это возможно реализовать только если выходное сопротивление источника практически не зависит от температуры, иначе выходное напряжение будет «вылетать» вверх на холоде и ограничиваться ниже номинала при нагреве. В данном случае японские инженеры всё сделали отлично и с этим проблем нет.
Отмеченный выше операционный усилитель, пожалуй, единственное место отклоняющееся от типовой схемы применения ШИМ‑контроллера. С помощью него увеличивается «мертвое время» на моменте запуска источника питания для защиты от обратного тока дросселя (специфика синхронного выпрямления).
Также необычно организована обратная связь. Типовое решение подавать напрямую выходное напряжение через делитель на усилитель ошибки. Здесь же вместо выходного напряжения берется напряжение с дополнительной обмотки трансформатора, которое пропорционально выходному. Как я уже говорил, это возможно делать только при условии экстремально низкого выходного сопротивления источника питания. Здесь с этим проблем нет, все реализовано и работает прекрасно.
Запасы устойчивости отличные, полоса 9,2 кГц:
Анализ магнитных элементов
Для меня самая интересная часть источника это его магнитные элементы. Обратите внимание на выпрямитель. Форма напряжения на транзисторе синхронного выпрямителя:
Отсутствуют какие‑либо демпферы, а выбросы напряжения минимальны, это свидетельствует о низкой индуктивности рассеяния трансформатора. Это достигается за счёт грамотного распределения обмоток трансформатора. В данном источнике оно следующее:
На мой взгляд, расположение слоев в планарных трансформаторах совсем нетривиальная задача, в работах которые находил, в основном общие слова, делайте максимальное перемежение и это уменьшит индуктивность рассеяния. На практике, как мне кажется всё сложнее.
Например, я сделал источник с четырьмя разными конструкциями трансформатора. Везде обмотки перемешаны, но чередование витков разное. В каком же получается минимальное рассеяние? Не очевидно, а разница между худшим и лучшим в 3 раза!
Анализ PCB layout
Используется большое число полигонов. Нет явного разделения на «сигнальную» и «силовую» земли. Так называемый подход в трассировке печатных плат «звездой» не применяется.
Возможно, единственное улучшение которое я бы предложил, использовать советы Rick Hartley, и сделать каждому сигналу по опорному земляному слою, тем более что 14 слоёв это позволяют реализовать. Например, конкретно, перенести все дорожки со второго слоя на третий, а второй сделать полностью земляным. По аналогии с остальными слоями.
Заключение
В заключение хочу сказать, что реверс‑инжиниринг зачастую — это не копирование чужого проекта. Это один из самых быстрых способов понять, почему опытные инженеры приняли те или иные решения.
Хочется сказать, что это очень классный источник питания. Конструктивно выполнен безупречно. Сама топология полного моста без фазосдвига имеет ряд недостатков: падение КПД при повышении входного напряжения, а также больший уровень шумов в сравнении с резонансными схемами, однако это не критично в большинстве применений.
Наконец, в следующей части соберу в железе полученную с помощью реверс‑инжиниринга копию, оценю насколько разработанный источник хуже/лучше оригинала, и поделюсь своим оригинальным методом трассировки планарного трансформатора и дросселя в среде Altium Designer.
Комментарии (29)
CitizenOfDreams
03.08.2026 15:54Это один из самых быстрых способов понять, почему опытные инженеры приняли те или иные решения.
А иногда так и не понимаешь, почему вроде бы опытные инженеры сделали какую-то явную глупость. Вплоть до неправильного расчета балластного резистора по закону Ома.
Girator77 Автор
03.08.2026 15:54Честно, так и не понял, для чего тут обратную связь берут с трансформатора. Хотя и Китай на реверсе был, но нигде такого решения не видел. В общем, полностью согласен с Вашим комментарием...
CitizenOfDreams
03.08.2026 15:54так и не понял, для чего тут обратную связь берут с трансформатора
Возможно, боролись с какими-то проблемами при резких изменениях нагрузки?
N1X
03.08.2026 15:54Встречал такое решение довольно часто - позволяет "сэкономить" на лишних компонентах. Не в буквальном конечно смысле, но оптопару и делители нужно где-то разместить, обеспечить зазоры и т.д. и т. п. Обычно делают там, где точность поддержания выходного напряжения не нужна. Здесь я думаю высокий коэффициент связи обмоток планарного транса свел минусы подхода к минимуму и остались одни плюсы - компоновка и так довольно плотная, а aux обмотка один фиг уже в зону контроллера выведена, почему бы не взять с нее? Ну могут конечно быть еще не очевидные нюансы, но это уже предмет глубокой философии )
CMDR_MoonLight
03.08.2026 15:54Скорей всего, боролись с быстродействием обратной связи. Есть еще гипотеза, что потеря точности регулирования выходного напряжения и имитация выходного сопротивления при увеличении нагрузки - это не баг, а фича. Именно на этот модуль даташит найти не удалось, но в RBQ-12/33-D48 заявлена параллельная работа без использования вспомогательной линии, что вполне может быть обеспечено как раз этой схемой, так как падение на выпрямителе и дросселе здесь не компенсируется.
CMDR_MoonLight
03.08.2026 15:54Есть предположение, что это сделано для того, чтобы повысить быстродействие контура обратной связи.
Силовой каскад импульсного преобразователя представляет собой систему второго порядка, то есть имеет двойной полюс на резонансной частоте собственного LC фильтра. После этой резонансной частоты АЧХ контура начинает спадать с наклоном -40 дБ/дек, а ФЧХ разворачивается на -180 градусов от своего первоначального значения. В силовом контуре имеем L = 5.9 мкГн и C = 160 мкФ, что дает частоту удвоенного полюса f = 5,2 кГц. То есть, для замыкания контура обратной связи на частоте 10 кГц (как в источнике) потребуется использование ПИД-регулятора (type 3), да и то не факт, что получится обеспечить необходимые запасы устойчивости и полосу.
Во вспомогательном контуре имеем L = 320 нГн и С = 4 мкФ, что дает резонансную частоту 140 кГц и позволяет уверенно использовать ПИ-регулятор (в англоязычной терминологии type 2), так как до частоты резонанса характеристика контура абсолютно плоская. Таким образом, обеспечиваются хорошие динамические характеристики преобразователя без применения управления по пиковому току.
Однако, такая схема требует высокого коэффициента связи между вторичной и вспомогательной обмоткой. В противном случае, получим низкую точность выходного напряжения, а также сильную зависимость от нагрузки. Здесь производитель решил пожертвовать этими параметрами, но обеспечить хорошие динамические характеристики.
ArtMan99
03.08.2026 15:54Опытные инженеры тоже люди и работают в условиях жестких дедлайнов, отсюда и берутся такие детские ошибки в релизе
xirahai
03.08.2026 15:54Да, умели делать качественную технику. Встречались похожие на Али, недорого. У меня под рукой тоже есть пара интересных dc-dc преобразователей, снятых со списанной техники. Проверял их, работают отлично. Выполнены на керамических платах размером 48 x 50 мм.
И что интересно - ни одного smd резистора. Резисторы выполнены прямо напылением на плату, под синей краской.
N1X
03.08.2026 15:54О, эти гибридки по моим наблюдениям очень любили в какой-то период 90х-начала нулевых, а потом они снова исчезли... Причем явного функционального смысла их применять я так и не понял - были и питальники, как здесь, были обвязки ЦАП/АЦП, были опторазвязки входов/выходов дискретных на обычных PC817-подобных оптронах и даже просто гасительные резисторы (т.е. на всю плату просто полигон углерода и ножки с двух сторон). В основном в промэлектронике и на транспорте - электропривод в станках, блоки управления в поездах... А еще они офигенно пальцы режут.
Справедливости ради было время когда и в советское электронике их активно применяли (в телевизорах так точно), там они компаундом облиты были снаружи, но насколько отличалась технология - не знаю.
acc0unt
03.08.2026 15:54Это по сути своей ожирелый родственник интегральной схемы. Когда цифроаналоговые платы высокой плотности ещё были дорогими и сложными в разработке и изготовлении, их делали такими вот модулями. Типа, возьми наш сложный высокоинтегрированный модуль, нами разработанный, выверенный и протестированный в разных режимах, и воткни его в свою простую тупую плату.
Современные братья этого подхода - это compute-модули, RF-модули и, с другого края, SoC и COB с множеством кристаллов и пассивок в одном корпусе. От Wi-Fi+мозгов ESP32 и до горячо любимых Apple "чип NVMe SSD".
Girator77 Автор
03.08.2026 15:54Я до сих пор их разрабатываю. Для спец применений естественно, и вместо пластиковых корпусов прямо кристаллы. Ужас в разработке, число слоёв крайне ограничено, качество сварок сложно визуально определять, и крайне неприятно орудовать осциллографом, постоянно в напряжении что-то оборвать
N1X
03.08.2026 15:54Ну это чутка другое все же, это я так понимаю всякие вибротермонагруженные применения в кремний-огранической липкой дряни.
То что на фото выше все же ближе к обычной плате :)
MaFrance351
03.08.2026 15:54В основном в промэлектронике и на транспорте - электропривод в станках, блоки управления в поездах…
О. Пока читал, всё думал, где я это видел. И сразу после этого вспомнил - немецкий блок управления приводом дверей от пассажирского вагона и плата управления от лифта Otis.
CitizenOfDreams
03.08.2026 15:54Резисторы выполнены прямо напылением на плату, под синей краской.
Ремонтопригодность вышла из чата. Интересно, зачем это было сделано? От серьезного реверс-инжиниринга не поможет, стоимость тоже вряд ли уменьшит.
N1X
03.08.2026 15:54Сделано как часть технологии. Паста наносилась через трафарет сразу на всю пластину, потом лазером подгоняли сопротивление в допуск. Бонусом - можно было получить пачку резисторов подогнанных под заданные значения, для какого-нибудь R-2R ЦАПа или ОС дифусилителя это очень даже плюс...
Бонусом к ремонтопригодности они еще и "многослойные" (если можно так сказать) были - через диэлектрик над проводниками наносились перемычки.
CitizenOfDreams
03.08.2026 15:54Паста наносилась через трафарет сразу на всю пластину, потом лазером подгоняли сопротивление в допуск.
Это объясняет "как", но не "зачем". В блоке питания обычно требуются только два прецизионных резистора, в делителе напряжения. Остальную схему по возможности стараются проектировать так, чтобы разброс параметров деталей не влиял на ее работу.
Иногда создается впечатление, что "большие" компании делают вещи сложнее необходимого просто потому, что могут. Есть технология, есть бюджет - а давайте вместо общепринятого подхода сделаем что-нибудь нестандартное. И с одной стороны это хорошо, потому что такие уходы от обычного двигают прогресс. А с другой стороны, ремонтировать это нестандартное порой бывает весело.
N1X
03.08.2026 15:54ногда создается впечатление, что "большие" компании делают вещи сложнее необходимого просто потому, что могут.
С этим согласен, абсолютно такое же наблюдение - Когда занимался ремонтом промышленного оборудования то по той же Siemens (в принципе туда же Schneider Electric) именно такое впечатление сложилось. Берем БП Traco Power или других вполне себе качественных брендов - там обычный UC2845 и все работает и ремонтирутся. Берем Siemens SITOP и там наверчено фиг пойми чего, стоит PIC12 который реализует защиты, вокруг него навешано куча рассыпухи, дальше косой мост на той же 2845 который глушится сигналами от этого пика. Я его в итоге завел, вырезав пару цепей т.к. PIC здох и заменив их типовыми решениями как в других БП, но формально в шкаф такое уже не поставишь - это нарушает сертифицированную производителем схему =)
Так же у FAGOR привода на нормальных процах и CPLDшках, у Siemens какой-нибудь ASIC обязательно и куча круговерти вокруг него которую фиг починишь. И ладно бы оно было надежным... Вечно как гарантия закончилась что-нибудь ломается и взрывается )
Я думаю в тот период керамические гибридки - это была перспективная и "модная" технология (правда при этом и доступная для производителя), которая в конечном итоге ушла в прошлая как раз из-за этих "зачем".
CitizenOfDreams
03.08.2026 15:54стоит PIC12 который реализует защиты
Ха. Я у Боша в зарядном устройстве видел микроконтроллер, который реализовывал мигание светодиодом. Все остальное было сделано на рассыпухе: десяток с лишним транзисторов, полдесятка стабилитронов и дофига резисторов.
select26
03.08.2026 15:54Ремонтопригодность вышла
Вместо ремонтопригодности зашла надежность. Тоже вариант!
У меня есть изделия Beckhoff (PLC + модули) - купил уже Б/У 11 лет назад. С тех пор работают 24/7. Ни одного отказа. Утеряная магия предков..
piuzziconezz
03.08.2026 15:54Видимо, в тех применениях, для которых они создавались, ремонт плат не предусмотрен, только замена модуля.
ArtMan99
03.08.2026 15:54Хардкорный реверс железа всегда вызывает уважение) Это вам не джейсоны с бэка на фронт перекладывать, тут реально понимать надо
CitizenOfDreams
03.08.2026 15:54Это вам не джейсоны с бэка на фронт перекладывать, тут реально понимать надо
В перекладывании джейсонов тоже надо реально понимать, но там, как правило, ничего особо ужасного от ошибок не происходит. А в железе сообщения об ошибках обычно подаются не через терминал, а дымовыми сигналами.
hw_store
Поясните пожалуйста, как вы делаете качественные фото всех слоёв платы, с учётом того что она не совсем двухсторонняя и даже не очень четырёхслойная
pvvv
Судя по виду меди на фотографиях - последовательная шлифовка слой за слоем, а учитывая что медь там 100мкм, а не 18 как обычно, промахнуться довольно сложно.
juramehanik
Плату двухсторонним скотчем к столу и реноватором с плоской насадкой/шлифмашинкой елозим
Void-Cowboy
14-ти слойная судя по фото
и судя по тем же фото тупо шлифмашинкой слои снимали
acc0unt
Мистер наждак наш товарищ и друг!
Заниматься этим делом неприятно, но увы, при реверсе многослойных печатных плат от запаха текстолитной пыли не уйти.
Girator77 Автор
Вначале шлифовал, как тут предполагают. Но это очень не технологично, долго и пыльно. Поэтому делаю так: очень сильно грею и скальпелем снимаю металлизацию слоя. А мелкой наждачкой остается только снять препрег. Быстро и красиво.