전동킥보드 전조등 수리일지

아이드라이브 싱글 구형을 3년쯤에 구입하여 1년여만에 배터리가 맛이 가서 42만원에 배터리를 교체하였고, 타이어 펑크가 나서 솔리드타이어(통타이어)로 교체하였는데, 이번에는 전조등이 고장났다. 

(전동킥보드 통타이어 교체기 : https://thomson.tistory.com/1177)

일단 전조등을 분해하여 회로가 문제인지, 연결선이 단선인지 확인해 보았는데.. 전조등에 연결된 케이블에는 52V 정도가 나왔지만, DC-DC 컨버터에 이상이 생겼는지 출력전압이 뜨지 않았다. 

고장난 DC-DC 컨버터 사진

전조등의 LED 부분만 떼어내어 3V 건전지에 연결해 보니 잘 켜지는 것으로 보아 LED 부분은 문제가 없다고 판단할 수 있었다. 

알리익스프레스에서 52V 를 3V 정도로 낮추는 DC-DC 컨버터를 찾아보았으나, 가격이 고가이고 크기가 컸다. 무엇보다도 전동킥보드용 라이트보다 비쌌다. 

그래서 대안을 찾던 중, 2007년에 텍사스 인스트루먼트에서 샘플로 받은 PTB78520W 를 이용해서 킥보드 전조등을 수리해 보기로 했다. 

제조사 설명서 : http://www.ti.com/product/PTB78520W

PTB78520W 는 18~60V 의 직류전압을 3.6~1.8V 로 변환시켜주는 절연형 컨버터이다. 1-2차 간에는 1500V 이상의 절연내력이 있다. 전동킥보드 배터리의 전압은 48 ~ 53V 정도이므로 전동킥보드의 전압을 LED 를 켜는 정도의 전압 레벨인 3V 급으로 변환시키는데 적합한 컨버터라고 할 수 있다. 하지만 지금은 단종되었는지 제조사의 홈페이지에서는 새로운 디자인에는 적용하지 말라고 되어 있다. 

데이터시트를 참조하여 각각의 핀에 전선을 연결한다. 데이터시트상의 핀번호 순서가 실제 부품과 다르므로 잘 확인하여 전선을 연결해야 한다. 

약 3.3V 정도를 출력할 수 있도록 887Ω 을 연결하면 좋겠지만, 해당 저항이 없으므로 2.4k 와 1.5k 를 병렬로 연결했더니 약 915Ω 이 되어 이 저항조합을 Rset 으로 이용하기로 했다. 

핀아웃에 맞게 전선을 연결해 주었다. 

윗면의 모습이다. 

DC-DC 컨버터의 테스트를 위한 전원 회로를 만들었다.  가습기에서 빼낸 변압기와 10000㎌ 커패시터, 정류회로를 이용한 테스트용 전원을 만들었다. 220V-38V 변압기를 이용하였더니 직류단에는 53V 의 직류 전압이 나타났다. 교류전압은 실효값으로 표시하므로 최대값은 1.414 배가 된다. 다이오드로 정류를 하여 직류로 만든 후에는 커패시터가 최대 전압까지 충전이 되므로 38*1.4 = 53.2V 정도가 출력전압으로 나오게 된다. 물론 정격부하를 걸면 실효값 근처까지 떨어진다. 

제작한 회로에서는 53.46V 가 나왔다. 

DC-DC 컨버터를 연결한 후 출력전압을 측정해 보니 3.3V 가 측정되었다. 계산값과 거의 비슷한 값이 나온다. 

3.3V 에 LED 를 바로 연결하면 LED 가 고장나므로 10Ω 의 저항을 직렬로 연결하였다. 처음에 20Ω 을 직렬저항으로 했더니 LED 의 밝기가 어두워서 20Ω 두 개를 병렬로 하여 10Ω 을 직렬로 연결했더니 LED 에서 열 발생도 거의 없고 밝기도 이전과 거의 같았다. 

회로의 효율을 확인하기 위해서 입력단의 전압과 전류를 측정해 보았다. 전압은 51.5V 전류는 71mA (3.6 W)가 흐른다. 

출력은 3.2V 에 56mA (0.18W)가 흐른다. 효율이 5% 이다. 그냥 직렬저항을 연결하는것이 더 나을 뻔 했다. 

하지만 PTB78520W 은 20A 까지 출력전류를 흘릴 수 있으므로 변압기의 철손 처럼 부하에 관계없이 손실되는 전력이 있는 것 같다. 추후 3V 계열의 부하를 더 연결하면 효율은 개선될 것으로 생각된다. 

데이터시트에 나와 있는 효율 그래프를 보면, 부하전류가 8A 는 되어야 효율이 85% 이상 나오는 것을 확인할 수 있다. 

회로가 정상적으로 동작하는 것을 확인하였고, 이제 킥보드 내부에 장착을 해야 할 차례이다. 킥보드 컨트롤러 부분을 분해한다. 

내부에는 컨트롤러에서 밖으로 나가는 단자가 상당히 많았다. 라이트 쪽으로 연결되는 전선으로 추정되는 단자를 찾았으나 확실히 하기 위해서 도통시험을 실시했다. 

라이트 측에 연결되는 전선의 중간을 잘라서 DC-DC 컨버터를 연결해 주었다. 

라이트를 켜면 53.05V 의 전압이 입력측에 가해졌다. 이 전압은 전동킥보드 배터리의 전압이다. 

 

라이트측의 단자에 LED와 직렬저항(10Ω)을 연결했더니 불이 정상적으로 켜지는 것을 확인할 수 있었다. 

회로가 정상적으로 동작하므로 껍데기를 다시 조립한다. 

주변 부분과 전기적 접촉이 없도록 회로의 아래면에 비닐을 겹쳐 두었다. 

 

전선이 씹히지 않도록 하여 조립해 준다. 

라이트 부분도 선이 빠지지 않도록 테이프로 고정한 후 조립해 주었다. 

조립완료 후, 라이트를 켜 보니 정상적으로 점등되는 것을 볼 수 있었다. 

혹시 모르니 핸들측에 비상용 후레쉬를 부착하고 다녀야겠다. 혹시라도 라이트가 고장나면 후레쉬를 전조등으로 이용해야 하니..

집에 남아있던 부속품들을 이용하여 비용을 전혀 들이지 않고 약 2시간을 투자해서 전동킥보드 전조등을 수리하는데 성공했다. 

DC-DC 컨버터가 없는 경우 그냥 직렬저항을 사용해도 되는데, 직렬저항을 사용하려면 5W 1kΩ 정도의 저항을 이용하면 될 것 같다. 2시간 동안 삽질해서 효율 5% 의 전조들을 만든 셈이다. 

전동킥보드의 전조등이 고장난 경우 삽질하지 말고 전동킥보드용 전조등을 구매하여 수리하는 것을 추천한다.