Как найти потребитель на плате

В данной статье решено было разобрать алгоритмы, методики, приемы и фишки, которыми мы пользуемся при поиске неисправностей в процессе выполнении ремонтов электроники.

Итак, у вас есть на ремонт абсолютно любое электронное устройство и вы не имеете схемы или сервис мануала на него, из приборов есть только один мультиметр. Как показывает практика, умея неплохо обращаться с этим прибором уже можно выполнять большое количество ремонтов разнообразной электронной техники, образно говоря от планшета — до мультиварки.

Начнём с измерений

Как известно, у мультиметра (даже дешевого) есть несколько режимов работы. Это и звуковая прозвонка, и омметр, и вольтметр, как на постоянном, так и на переменном токе, и амперметр. Есть также, думаю практически никогда не используемая большинством ремонтников, функция проверки биполярных транзисторов.

Мультиметр — режимы

Таким образом используя прозвонку, омметр и вольтметр, мы можем проверить на соответствие режимам работы наше устройство. Звуковую прозвонку используем в случае если рассчитываем, что сопротивление на участке цепи, в котором проводятся измерение, у нас будет менее 30 — 40 Ом. В таком случае услышим звуковой сигнал и увидим на экране падение напряжения, в милливольтах.

Прозвонка диода

Этого момента нужно коснуться подробнее: при проверке диодов или прозвонке p-n переходов транзисторов, мы как раз и видим в случае если наш транзистор или диод исправен то самое падение напряжения 500-700 миллиВольт.

Исключение составляют диоды Шоттки, там падение напряжения составляет всего порядка 150-250 миллиВольт. Данное значение при измерениях мы видим проводя измерения, разумеется, только в прямом включении диода или p-n перехода транзистора, при обратном включении в случае исправной детали на экране мультиметра должна быть единица. Если при измерении звучит звуковой сигнал (не важно при прямом или обратном включении) это означает что p-n переход в полупроводниковых приборах пробит, у нас короткое замыкание в цепи и устройство не будет функционировать должным образом.

Измерение на звуковой прозвонке

Исключение составляет вышедший из строя полупроводниковый прибор имеющий большее сопротивление между своими выводами, обычно составляющее, условно говоря, порядка 80-300 Ом. В таком случае наша деталь просто выполняет функции низкоомного резистора. Если вы абсолютно уверены что на данном участке цепи нет высокого напряжения, например в устройстве питающемся от внешнего адаптера питания, можно прикоснуться рукой к корпусу детали (стараясь при этом не касаться ее выводов) и попытаться на ощупь определить греется ли аномально наша деталь.

Южный мост может греться

Температуру свыше 70-80 градусов вы обязательно на ощупь отличите от температуры детали работающей в нормальном режиме. В данном случае палец вряд ли вытерпит более 3-х секунд. Кстати, таким образом можно легко диагностировать микросхемы, например южный мост на материнской плате, особенно когда он не имеет радиатора, на нагрев свыше нормы. Аналогично мы можем потрогав пальцем, к примеру, тот же южный мост, с целью ощутить умеренный нагрев который является нормальным явлением при работе любого полупроводникового устройства.

И если микросхема спустя 5 минут работы осталась абсолютно холодной, возможно там обрыв по цепям питания либо другая поломка, вероятнее всего связанная с обрывом нашей цепи.

24-092019 Ищем КЗ/Обрывы на сложных печатных платах и ПУ

Одной из главных задач центра ЦТРЭА и ПП, действующего в рамках курского является контрактное тестирование смонтированных/несмонтированных печатных плат. Заказов на эти работы у нас становится все больше и больше. Именно по этой причине появляется высокая востребованность в современных технологиях точной локализации Обрывов/КЗ забракованных на стадии тестирования изделий по понятной причине – исправление брака или ремонт этих изделий. В этой рассылке представлены несколько реальных ремонтных работ, выполненных с помощью локализатора Toneohm 950.

Локализатор мест коротких замыканий на ПП/МПП Toneohm 950 (Т950)

— это универсальный инструмент для поиска мест коротких замыканий, способный быстро осуществить поиск КЗ как на голых, так и на смонтированных печатных платах (многослойных печатных платах) и электронных модулях, и точно определить физическое местоположение КЗ.

Стандартные системы для тестирования смонтированных и несмонтированных ПП/МПП и традиционные методы обнаружения КЗ способны лишь указать цепь, в которой обнаружена неисправность, однако определить его точное расположение весьма затруднительно.

Toneohm 950

представляет собой уникальное решение по локализации мест КЗ с точностью до нескольких миллиметров. Прибор прост в использовании, а легкость поиска обеспечивают три указателя: цифровой‚ звуковой и векторный.

Прибор Toneohm 950 позволяет находить места следующих дефектов:

1. КЗ/обрывы между дорожками на ПП/МПП с точностью до 1-2 мм.
2. КЗ между слоями МПП, когда «питание» и «земля» реализованы различными слоями.
3. Перегрузка по питанию («подсадка»).
4. Утечки и пробои конденсаторов развязки.

Технические характеристики Toneohm 950:

• Режим тестирования сопротивления дорожки: 200 мОм, 2 Ом, 200 Ом, 20 кОм

Короткое замыкание обычно связано с наличием перемычек, образованных припоем, между проводниками, выводными контактами компонентов или между смежными дорожками печатной платы. Для локализации таких неисправностей щупы помещаются на дорожки и перемещаются по ним до нахождения минимального сопротивления.

• Режим тестирования тока проверяемой дорожки: 200 мА, 2 А, трассировка (бесконтактный режим)

Измерение протекающих через дорожки токов не всегда возможно в связи с тем, что большое количество КЗ происходит внутри жгутов с монтажными проводами, под конформными покрытиями, в отдельных слоях многослойных печатных плат, между контактами разъемов или в электронных модулях со сверхплотным монтажом. В таких случаях на помощь приходит бесконтактный пробник из комплекта прибора Toneohm 950, который помогает локализовать короткие замыкания, например, под ИМС на смонтированных электронных модулях или на внешних и внутренних слоях многослойных печатных плат.

• Режим тестирования падения напряжения проверяемой дорожки: 2 мВ, 20 мВ, 20 В

Протекающий через дорожку в линиях шины ток обычно чрезвычайно мал, чтобы быть измеренным в токовом диапазоне. Выходом из такой ситуации может быть работа с TONEOHM 950 в диапазоне измерения напряжений, при котором измеряются очень малые падения напряжения на линиях шины. Перемещая пробники из комплекта прибора Toneohm 950, находим падение напряжения между точками А и B, которое составляет 1 мВ. Затем измеряем падение напряжения между точками C и D, которое составляет 0.05 мВ. Это доказывает, что ИМС Ul перегружает линию шины.

Прибор TONEOHM 950 позволяет контролировать самый распространенный и труднообнаруживаемый дефект в электролитических конденсаторах – ток утечки. Причем даже в тех случаях, когда электролитические конденсаторы объединены в общую параллельную батарею. Техника локализации электролитов с недопустимым током утечки представлена на рисунке. Исходя из того, что локализация неисправностей реализуется без выпаивания компонентов во время ремонта, данную технологию можно считать совершенно уникальной.

• Режим тестирования коротких замыканий многослойных печатных плат: звуковой сигнал, цифровой индикатор, векторный индикатор.

Высокая востребованность данной технологии объясняется резким ростом производства многослойных ПП повышенной сложности с переходными отверстиями малого размера (0,2 мм и менее). Если КЗ происходит между двумя слоями (многослойных печатных плат) или между слоем и печатным проводником, необходимо воспользоваться диапазоном PLANE SHORTS из комплекта прибора Toneohm 950.

Большинство коротких замыканий на печатных платах происходит в монтажных отверстиях или рядом с ними, то есть доступ к ним возможен с поверхности этих плат (внешних слоев). Toneohm 950 имеет 4 щупа Plane Stimulous для зондирования слоев печатных плат, которые подсоединяются к внешним углам печатных плат; клипсу Plane Clip для подсоединения к печатной плате, которая служит для контактирования с линией шины, имеющей КЗ со слоем печатной платы, а также пробник Plane Probe для локализации точного места КЗ. В то время как оператор прибора осуществляет зондирование печатной платы пробником Plane Probe, система стрелок-указателей направления, показания счетчика и звуковые сигналы помогают в точной локализации короткого замыкания. После обнаружения общей области короткого замыкания точная локализация КЗ осуществляется путем дальнейшего более точного позиционирования щупов.

С помощью локализатора мест КЗ Toneohm 950 (после проверки изделия на тестере с подвижными пробниками) специалистам «Совтест АТЕ» удалось сократить область поиска КЗ по питанию до зоны размером 40х40 мм (канальная плата Channel FT17 собственной разработки с плотностью монтажа 6000 компонентов и 35000 паяных соединений), но этого недостаточно, чтобы судить о том, какой компонент требует замены (в этой зоне 15-20 компонентов).

Ремонтируем ПУ повышенной сложности и реализуем контактирование к ИМС с мелким шагом

Поиск КЗ на ПУ повышенной сложности

Специалисты предприятия ООО Совтест АТЕ готовы поделиться опытом решения подобных задач.

Сгоревшие стабилизаторы

Разберем другой пример.

В современной цифровой электронике с небольшим токопотреблением, очень часто питание бывает организовано с помощью линейных стабилизаторов либо понижающих DC-DC преобразователей. Итак, допустим мы видим стандартный линейный стабилизатор в корпусе SOT-89, как известно он имеет 3 ножки, 3 вывода: вход — выход — земля. Как максимально быстро проверить работает ли он, даже не прозванивая его на замыкание, в режиме звуковой прозвонки или омметра?

Дело в том, что очень часто преобразователи и стабилизаторы ставят по цепочке, получая например из 5 вольт на выходе 3.3 вольта, иногда допустим если это у нас цифровая DVB-T2 приставка, из 3.3 вольта, 1.8 вольт или 1.2 вольта. Каким образом даже не зная распиновки стабилизатора или преобразователя, не обращаясь к даташиту (например при отсутствии интернета) мы можем проверить все ли нормально по питанию?

Условная распиновка стабилизатора

Для этого нужно будет перевести мультиметр в режим вольтметра, постоянный ток, для цифровой электроники обычно бывает достаточно выбрать предел 20 Вольт, если же есть сомнения не будет ли превышен предел измерения — можете выбрать предел 200 вольт и если потребуется более точно узнать присутствующее напряжение на выводе детали, позднее уменьшить предел измерения, с целью повышения точности показаний.

Итак, все измерения напряжения при ремонте электронных устройств обычно проводятся относительно минуса питания, название “земля”, которым часто пользуются ремонтники для упрощения понимания. Где мы можем взять минус питания, например, если у нас нет возможности при измерениях перевернуть плату устройства печатными проводниками с обратной стороны платы к себе?

Плата со стороны печати

Земля, вернемся к этому определению, после уточнения, что на самом деле мы имеем в виду, контакт под названием GND — Ground, минус питания, имеется на всех металлических корпусах разъемов, например на материнских платах, цифровых приставках и т. д. Не пытайтесь брать “землю” с радиаторов полупроводниковых элементов — это может печально кончиться, например при ремонте импульсных блоков питания, в лучшем случае для устройства, в худшем для вас.

Транзисторы на радиаторе

Итак, землю мы нашли, касаемся щупами мультиметра в режиме вольтметр постоянный ток (DCV) одновременно земли и каждого из контактов стабилизатора. При исправном стабилизаторе мы увидим напряжение питания на входе большее, например 5 Вольт, с одним из контактов стабилизатора, при измерениях с другим прибор покажет 0 вольт — и это правильно, так как разность потенциалов между землей и землей будет равна нулю.

Схема включения стабилизатора

И наконец, проверяем напряжение на оставшемся контакте — третьем, на выходе. Стабилизаторы выпускаются обычно в двух вариантах: на фиксированное напряжение на выходе (например 5, 3.3, 1.8, 1.2 вольта) так и регулируемые, путем изменения номиналов “обвязки” микросхемы стабилизатора, деталей необходимых для работы нашей микросхемы. На таких микросхемах помимо ее модели часто встречается обозначение типа ADJ, сокращение, от английского слова adjust (регулировать).

Различие в схемах включения стабилизаторов

В случае с питанием организованным с помощью DC-DC преобразователей все еще проще. Если с данного стабилизатора не планируется снимать большие токи, очень часто они идут в корпусе SOT-23-5, это почти тот же корпус знакомый всем SOT-23 в котором выпускаются маломощные SMD транзисторы или микросхемы, и имеющий три ножки, две с одной стороны и одну с другой.

Преобразователь же в корпусе SOT-23-5 имеет 5 ножек, 3 с одной стороны и 2 с другой. Шаг между этими ножками очень маленький, деталь сама по себе очень мелкая и проводить измерения на “горячую”, без снятия питания, было бы проблематично, но те кто знакомы с типовыми схемами данных преобразователей, кстати, как и обычных плат китайских DC-DC “понижаек” например на 2 ампера знают, что они имеют в своем составе дроссель, проще говоря катушку намотанную на сердечник, установленную на выходе преобразователя.

Понижающий DC-DC преобразователь

Очень часто на выходе, еще бывает установлен фильтр в виде электролитического конденсатора и при необходимости померять питание на выходе микросхемы можно было-бы и на нем. Но данный способ измерения питания даже не переворачивая плату, прямо на контактах дросселя установленного на выходе относительно земли, позволяет проверить за одну минуту сняв крышку наличие всех напряжений и отсечь вариант проблем по питанию, как один из возможных.

Дроссель преобразователя

Кстати, обесточив схему на этих же дросселях, но здесь уже бывает удобнее проверять перевернув плату на конденсаторах фильтра, отсутствие короткого замыкания в нагрузке, например процессоре роутера или цифровой приставки. Которое когда случается и неисправное устройство остается надолго подключенным к сети из-за аномального увеличения нагрузки по выходу и как отсюда следует токов потребления, сжигает наш преобразователь или стабилизатор.

Конденсаторы — материнская плата

Но здесь есть один нюанс: не торопитесь измерять мультиметром на звуковой прозвонке или в режиме Омметра сопротивление между выходом стабилизатора или преобразователя и землей. Дело в том, что установленный там заряженный электролитический конденсатор большой емкости, и тем более если их несколько включенных параллельно, при включении на такую относительно низкоомную нагрузку какой является при данном измерении наш мультиметр, способны сжечь в лучшем случае резисторы в цепях мультиметра, что неприятно, но все же легко решается, схемы есть в интернете, я сам пару раз так попадал при измерениях и просто менял SMD резистор номиналом около 2 Ком, а в худшем, если вам очень не повезет вы можете попалить АЦП — аналого-цифровой преобразователь прибора, ту самую всем знакомую каплю.

АЦП мультиметра

Ремонт будет уже хоть и возможен, но нецелесообразен по стоимости. Поэтому перед измерениями на конденсаторе в режиме Омметра или звуковой прозвонки, не поленитесь и замкните отверткой оба вывода конденсатора, разумеется в обесточенном устройстве. То что оно может быть пару минут как выключено и конденсаторы возможно успели сами разрядиться на нагрузку или цепи выхода микросхемы обратно, на это лучше никогда не надеяться.

Измерения мультиметром в разных режимах

Итак, мы разобрали на простом примере в каких случаях лучше использовать измерение в режиме вольтметра, а в каких омметра или звуковой прозвонки. Использование мультиметра в режиме амперметра или миллиамперметра требуется редко, только когда нам бывает нужно узнать ток потребления на участке цепи. Отчасти это связано с тем, что нам для этого требуется разорвать цепь для проведения измерений, ведь как мы помним амперметр у нас включается всегда последовательно с питанием при проведении измерений.

Перемычка на плате монитора

Тогда же когда это действительно необходимо, производитель может запаять на этапе производства проволочную перемычку, выпаяв которую и например впаяв 2 проволочки установленные вертикально, к которым мы подключаемся щупами мультиметра с крокодилами, мы можем провести измерения не имея необходимости рвать соединение перерезая дорожку резаком, например из ножовочного полотна, и последующего сращивания путем наложения шины на дорожку.

Короткое замыкание на плате

В очередной раз мы ремонтируем материнскую плату ПК. В этот раз причина поломки короткое замыкание. Событие до ужаса не приятное, однако, довольно часто решается простым способом (необходимо только знать, приложить руку)

Вот такой вариант бюджетной платы на 775 сокете от Asus мы сегодня реанимируем:

Наша неисправность выглядит примерно так: материнка начинает запуск (на проце. крутится вентилятор), однако дальше этого дело не идет. Так как же мы определили, что причиной поломки стало короткое замыкание?

Применялся простой метод ощупывания основных элементов электроники, расположенных на плате!

Когда я применяя свой метод поиска неисправности дошел до двух управляющих напряжением регуляторов, установленных левей разъема Pci-Express, они были очень горячи для обычной работы в стандартном режиме. Текстолит Очень сильно нагревался, в том числе и снизу, а это является одним из признаков их перегрева, повлекло который короткое замыкание в одном из элементов.

В результате последствий короткого замыкания поведение компьютера может меняться: он может отказаться от запуска, может запуститься и тут же включить защиту от перенапряжения. Это может происходить потому, что локализация замыкания может быть ограничена только одним из элементов платы и в результате не вызывать аварийного отключения блока питания и всего ПК.

Но если замыкание идет на системник компьютера или пробивает силовой элемент микросхемы, довольно предсказуемым будет экстренное автоматическое отключение и отсутствие запуска, такое развитие событий будет вполне вероятным.

Начнем более внимательный осмотр нашей области нагрева:

И так, какие из элементов на плате греются больше, чем необходимо? Во-первых, стабилизаторы напряжения, здесь их два на 5 вольт (выделены красным), во-вторых микросхема сетевой карты, она расположена правее их.

Примечание: проверить является ли конкретный элемент сетевой картой, нужно в поисковике прописать маркировку, указанную на чипсете.

На рассматриваемом фото в зеленом круге выделена звуковая карта (не перегревается, однако к ней мы еще вернемся). И что же из всего перечисленного списка микросхем явилось причиной короткого замыкания на материнской плате?

Пока Вам понадобится время подумать, я пирометром проверю температуру зон нагревания, в результате чего можно примерно понять, где температура уже выходит за рамки после которых подобные элементы перестают функционировать.

Вот что мы видим: по Цельсию 46 градусов – это явно много! Исходя из моего опыта, я делаю вывод, что причиной замыкания может быть как раз микросхема сетевого контроллера интегрированного в материнскую плату. Сразу отвечаю почему, регуляторы напряжения выходят из строя крайне редко, а сетевая карта в свою очередь, имеет в своем устройстве много более сложную внутреннюю архитектуру и поэтому ее поломка куда более вероятна.

Если мое предположение о замыкании именно в сетевом контроллере, верно, значит должны нагреваться и окружающие это устройство элементы. Проверить эту гипотезу можно следующим образом: выпаиваем “подозреваемый” элемент, после чего смотрим, перестали ли нагреваться расположенные радом элементы. Если гипотеза подтверждается, вместе с ее проверкой мы удалили причину короткого замыкания, после чего плата вполне может продолжить нормально функционировать, исключая конечно некоторые функции.

В чем идея: с материнской платы можно практически безболезненно выпаять ее составляющие компоненты. А практически потому, что в результате удаления компонента будут потеряны возложенные на него функции.

Проще говоря, все элементы, отсутствие которых не отражается на работоспособности материнской платы, впоследствии легко могут быть заменены аналогичными устройствами, установленными в свободный слот.

Итак, используем термофен и избавимся от причины замыкания:

Вот что получилось после завершения работы:

Остается только подождать остывания после выпаивания и проверить устранено ли КЗ на плате. Можно привести в порядок внешний вид платы после проведенных манипуляций.

Только, что мы в очередной раз отремонтировали материнскую плату! В процессе ремонта устранили причину короткого замыкания. Всем желаю успешных ремонтов и до новых встреч на нашем сайте!

Рекомендуем:

Выводы

Подведя итог могу сказать просто: ЛЮБАЯ активная нагрузка при измерении имеет свое сопротивление, которое будет тем больше, чем меньшие токи в ней протекают, на самом деле взаимосвязь обратная. И соответственно, когда мы измеряем сопротивление, мы косвенно уже можем представлять насколько большие токи текут на этом участке цепи. Таким образом, когда один из полупроводников уходит в короткое замыкание, например диод мостика или транзистор в горячей части импульсного блока питания, мы из-за аномально возросших токов и получаем сгоревший предохранитель.

Если же это были вторичные цепи, там чаще всего просто срабатывает защита блока питания и устройство просто не включается до тех пор, пока короткое замыкание, вызывающее очень большое потребление, не будет устранено. Так что когда электрики говорят, что практически любая поломка, за редким исключением когда параметры деталей уплывут, например у подсохших электролитических конденсаторов, и соответственно увеличившегося ESR ЭПС, у нас остаются всего 2 поломки:

1. Есть контакт там где его не должно быть или иначе говоря то самое короткое замыкание, часто минуя нагрузку, потому что ток идет по пути наименьшего сопротивления или по нашему сгоревшему, к примеру p-n переходу транзистора.
2. Либо нет контакта там где он должен быть, обрыв цепи, отгорание нагрузки или силового полупроводника уходящего в обрыв, а не в короткое замыкание, что кстати случается в намного меньшем проценте случаев при сгорании полупроводников.

В данной статье я попытался объяснить логику поиска неисправностей глазами ремонтника, так как ее видим мы, проводя диагностику, проанализировав схему и сверяясь с показаниями мультиметра и условно держа в голове значения сопротивления для каждой конкретной детали в исправном и неисправном состоянии. Много дополнительной информации ищите в разделе сайта «РЕМОНТ». Всем удачных ремонтов! AKV.