Лекция
Это продолжение увлекательной статьи про диагностика активных элементов.
...
мост состоит из четырех диодов, собранных по мостовой схеме и предназначен для первичного выпрямления переменного напряжения. В случае грубой проверке диодного моста можно измерить сопротивление переходов отдельных диодов как обычно. Но тогда ток утечки нельзя будет проверить.
Для проверки этого важного параметра нужно отсоединить любой электрод полупроводника от электрической схемы. Проверить наличие тока утечки отдельных силовых диодов, не отключая их от схемы, возможно по разнице температуры корпусов полупроводников. У неисправного полупроводника температура корпуса будет выше, чем у исправных элементов.
Для такого метода проверки диодов на ток утечки важно чтобы они были отдельно стоящими и без радиаторов. Руками (при выключенном источнике питания) проверить разницу температуры не всегда получается. Поэтому температуру лучше измерять датчиком мультиметра, который имеет такой режим. Грубо проверить диод мультиметром, не выпаивая из платы можно обычным способом, и в большинстве случаев этого вполне достаточно.
Прозвонка диодного моста при помощи мультиметра
Обрати внимание, что цифры на экране тестера, изображенного на рисунке, условны. Падение напряжения на диоде и его сопротивление могут колебаться и зависят от типа полупроводника и его рабочего напряжения.
В отличие от обычных диодов, у варикапов p-n переход обладает непостоянной емкостью, величина которой пропорциональна обратному напряжению. Проверка на обрыв или замыкание для этих элементов осуществляется также, как у обычных диодов. Для проверки емкости потребуется мультиметр, у которого есть подобная функция.
Для тестирования потребуется установить соответствующий режим мультиметра, как показано на фото (А) и вставить деталь в разъем для конденсаторов.
Как правильно заметил один из комментаторов данной статьи, действительно, определить емкость варикапа, не оперируя номинальным напряжением невозможно. Поэтому, если возникла проблема с идентификацией по внешнему виду, потребуется собрать простую приставку для мультиметра (повторюсь для критиков, именно цифрового мульти метра с функцией измерения емкости верки конденсаторов, например UT151B).
Обозначения:
Устройство требует настройки. Она довольно проста, собранное устройство, подключается к измерительному прибору (мультиметр с функцией измерения емкости). Питание должно подаваться со стабилизированного источника питания (важно) с напряжением 9 вольт (например, батарея Крона). Меняя емкость подстрочного конденсатора (С2) добиваемся показания на индикаторе 100 пФ. Это значение мы будем вычитать от показания прибора.
Данный вариант неидеален, необходимость его практического применения вызывает сомнения, но схема наглядно демонстрирует зависимости емкости варикапа от номинального напряжения.
Защитный диод, он же ограничительный стабилитрон, супрессор и TVS-диод. Данные элементы бывают двух типов: симметричные и несимметричные. Первые используются в цепях переменного тока, вторые – постоянного. Если кратко объяснить принцип действия такого диода, то он следующий:
Увеличение входного напряжения вызывает уменьшение внутреннего сопротивления. В результате увеличивается сила тока в цепи, что вызывает срабатывание предохранителя. Преимущество устройства заключается в быстроте реакции, что позволяет принять на себя переизбыток напряжения и защитить устройство. Скорость срабатывания – главное достоинство защитного (TVS) диода.
Теперь о проверке. Она ничем не отличается от обычного диода. Правда есть исключение – диоды Зенера, которые также можно отнести к TVS семейству, но по сути это быстрый стабилитрон, работающий по «механизму» лавинного пробоя (эффект Зинера). Но, проверка работоспособности скатывается к обычной прозвонке. Создание условий срабатывания приводит к выходу элемента из строя. Другими словами, способа проверки защитных функций TVS-диода нет, это как проверить спичку (годная она или нет) пытаясь поджечь.
Проверить высоковольтный диод СВЧ печи тем же способом, что и обычный, не получится, в виду его особенностей. Для тестирования этого элемента, понадобится собрать схему (показанную на рисунке ниже), подключенную к блоку питания 40-45 вольт.
Напряжения 40-45 вольт будет достаточно для поверки большинства элементов данного типа, методика тестирования – как у обычных диодов. Величина сопротивления R должна быть в пределах от 2кОм до 3,6кОм.
Учитывая, что ток, протекающий через диод, зависит от напряжения, приложенного к нему, тестирование заключается в анализе этой зависимости. Для этого потребуется собрать схему, например, такую, как показана на рисунке.
Перечень элементов:
Диапазон измерений, выставленный на мультиметре,не должен быть меньше тока максимума диода, этот параметр указан в даташит (datasheet) радиоэлемента.
Алгоритм тестирования Диодов туннельного и обращенного типа:
Если элемент исправен, в процессе измерения прибор покажет увеличение тока до I max диода, после чего последует резкое уменьшение этой величины. При дальнейшем повышении напряжения ток уменьшится до I min , после чего снова начнет расти.
Диагностика оптопар
прежде всего необходимо знать какой тип оптопары тестируется. существуют различные типы. в зависимости от принципа работы необходимо выбрать стратегию тестирования оптопары.
Рис 8 Различные виды оптопар
а) резисторная оптопара (рисунок 8,а), в которой источник света – светодиод, фотоприемник – фоторезистор из селенида кадмия, сульфида кадмия или свинца;
б) диодный оптрон (рисунок 8,б) представляет сочетание светодиода (GaAs) с фотодиодом (Si);
в) фотоварикапный оптрон (рисунок 8,в);
г) транзисторный оптрон – арсенидгаллиевый светодиод с кремниевым фототранзистором (рисунок 8,г);
д ) оптрон с составным транзистором, у него выше чувствительность, но мало быстродействие (рисунок 8, д);
е) транзисторный оптрон с диодом (рисунок 8,е), быстродействие выше, чем у предыдущего оптрона;
ж) оптрон с однопереходным транзистором (рисунок 8,з).
Однопереходный фототранзистор можно использовать:
1)как фоторезистор при включении только баз;
2) как фотодиод при включении только эмиттерного перехода;
3) как однопереходный транзистор при включении всех трех электродов;
и) оптрон с полевым транзистором имеет хорошие линейные выходные характеристики, удобен для использования в аналоговых схемах;
к) тиристорный оптрон. От фоторезисторных и фотодиодных оптронов отличается высокой нагрузочной способностью при повышенных рабочих напряжениях.
Оптоэлектронные интегральные схемы (ОЭ ИС) имеют оптическую связь между отдельными компонентами. В этих микросхемах на основе диодных, транзисторных и тиристорных оптопар кроме источников света и фотоприемников содержатся устройства для обработки сигналов от фотоприемника. Особенность ОЭ ИС ‑ однонапрвленная передача сигнала и отсутствие обратной связи. Техника оптоэлектронных приборов перспективна и непрерывно развивается.
Для проверки оптопар на входную часть (светоизлучающую) подается напряжение от внешнего источника питания. При этом контролируется сопротивление перехода, как правило, коллектор-эмиттер в приемной части. У исправной оптопары сопротивление перехода коллектор-эмиттер значительно меньше при включенном питании (несколько сотен ом), чем при выключенном. Неизменное сопротивление перехода коллектор-эмиттер свидетельствует о неисправности оптопары.
пример проверки оптрона PC817
Контроль работоспособности стабилитронов, смещенных в прямом направлении, осуществляется путем проверки величины его сопротивления таким же образом, как и у диодов. Для контроля работоспособности стабилитронов можно рекомендовать собрать схему, приведенную на рис. 1.19.
Рис 1 19 Схема для контроля работоспособности стабилитронов
Пример. Проверить работоспособность кремниевого стабилитрона КС156А, если Е1=24 В
1. Рассчитаем величину ограничительного резистора R1.
По второму закону Кирхгофа:
E1=Ur1+Uct,
где ЕГст - напряжение стабилизации стабилитрона VD1, равное ЕГст = 5,6 В.
Принимаем ток стабилизации равным 1ст=3 мА, тогда
UR1=24-5,6=18,4 В,
Ur1=Ict-R1 = 18,4 В,
откуда: Rl=18,4 В/3 мА ~ 6,1 кОм.
Выбираем Rl=5,6 кОм, т.к. 1ст.тт.= ЗмА.
При контроле стабилитронов без выпаивания их из модуля измеряется напряжение между его анодом и катодом, которое должно быть примерно равным Uct, например:
Если напряжение
то стабилитрон короткозамкнут, если же это напряжение будет значительно
больше, чем напряжение стабилизации, то вероятнее всего в стабилитроне имеется обрыв.
Стабилитрон тоже проверяется в разных положениях электродов. Но этого для проверки стабилитронов недостаточно. Мультиметр может показать допустимые значения сопротивлений в обоих направлениях перехода, а напряжение стабилизации будет отличаться от необходимого значения.
Простая схема проверки стабилитрона
Для проверки напряжения стабилизации нужно собрать простейшую схему с токогасящим сопротивлением. Напряжение источника питания обычно берется на 2 — 3 В выше напряжения стабилизации стабилитрона. В качестве примера возьмем стабилитрон Д814Б с напряжением стабилизации 9 В и током стабилизации 5 ма. Ограничительный резистор можно приблизительно рассчитать по формуле:
R = U1-U2/I = 12 -9/0,005 = 600 Ом.
I – номинальный ток стабилитрона.
Поставив такое сопротивление в схему проверки стабилитрона, меряют напряжение стабилизации на стабилитроне, оно должно быть 9 В с учетом отклонения + 0,5 — 1 В, то есть напряжение стабилизации должно иметь значение 8 — 9,5 Вольт.
Резисторы являются самыми многочисленными электрорадиоэлементами в схемах РИП. Проверить величину сопротивления резисторов можно с помощью омметра. Основными неисправностями у постоянных резисторов являются увеличение номинала сопротивления. Это чаще всего наблюдается у высокоомных (сотни кОм и более) или у низкоомных (единицы Ом) резисторов.
Обрыв в постоянных резисторах чаще всего выявляется при визуальном осмотре (нарушение окраски, черная поперечная окраска и т.п.).
Кроме осмотра внешних дефектов и следов гари стоит и принюхаться, чтобы проверить, нет ли неприятного запаха как.
Если вы нашли почерневший элемент – нужно его проверить. У него может быть одна из трех неисправностей:
Основными неисправностями переменных резисторов являются периодические обрывы в них из-за плохого контакта ползунка с резистивным слоем или из-за износа резистивного слоя, на что указывают неплавный (с рывками) ход стрелки омметра при передвижении ползунка резистора.
Типичной неисправностью переменного резистора является также замыкание на корпус, когда резистор установлен на заземленном шасси или на металлизированной части печатной платы, соединенной с корпусом.
Вот наглядный пример того, что сгоревший резистор оставил следы на соседних резисторах, есть вероятность, что и они повреждены:
Резистор почернел от высокой температуры, на соседних элементах видны не только следы гари, но и следы перегретой краски, ее цвет изменился, часть токопроводящего резистивного слоя могла повредиться.
Для определения маркировки по цветным полоскам есть масса бесплатных приложений. Или воспользоваться подобными таблицами и специальные приспособления.
Если вести речь об SMD элементах – здесь все достаточно просто. Допустим маркировка «123»:
12 * 103 = 12000 Ом = 12 кОм
Бывают и другие маркировки из 1, 2, 3 и 4 символов.
Рис Примеры маркировки SMD резисторов
Рисунок Примеры маркировки SMD резисторов с нулевым сопротивлением
При этом существуют так называемые резисторы с сопротивлением ноль ом. Назначение их разное.
Реальное сопротивление 10- 50 миллиом.
1. для технологических процессов (установка резисторов с 0 ом вместо перемычек устанавливаются типовые формы, например SMD компонентов)
2. для регулирования (переключения особых режимов работы схемы) вместо микропереключателей
3. для контрольный точек - определение ампеража потребляемого определенным каскадом или для автоатизированного измерения проходящего тока
Если резистор сгорел так, что маркировку сильно повредилась, стоит попробовать потереть ее пальцем или ластиком, если это не помогло – у нас есть три варианта:
Чтобы восстановить значение сопротивление сгоревшего резистора , номинал которого невиден ,нужно очистить покрытие детали.
После этого включите на мультиметре режим измерения сопротивления, он обычно подписан «Ohm» или «Ω».
Если вам повезло, и отгорел участок непосредственно возле вывода, просто замерьте сопротивление на концах резистивного слоя.
В примере как на фото можно замерить сопротивление резистивного слоя или определить по цвету маркировочных полос, здесь они не покрыты копотью – удачное стечение обстоятельств.
Если часть резистивного слоя выгорела – остается замерить небольшой участок и умножить результат на количество таких участков по всей длине сопротивления. Т.е. на изображении вы видите, что щупы подключаются к кусочку равному 1/5 от общей длины:
Тогда полное сопротивление равно:
Rизмеренное*5=Rноминальное
Такая проверка позволяет получить результат близкий к реальному номиналу сгоревшего элемента
Диагностика термисторов
В этих резисторах сопротивление значительно изменяется с изменением температуры. Проверку термисторов осуществляют при нормальной температуре и при повышенной. Повышенной температуры можно добиться нагревая корпус термистора, например, с помощью паяльника. В источниках питания как правило используются термисторы, сопротивление которых при нормальной температуре составляет единицы Ом, с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, поэтому при нагревании сопротивление исправного термистора должно уменьшаться.
Диагностика варисторов
Варистор полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление (проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного напряжения.варисторы являются основным элементом для производства устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Фактически это предохранители не по току а по напряжению.
Бывают низковольтные и высоковольтные варисторы. Низковольтные выпускаются с рабочим напряжением до 200 вольт и силой тока до 1 ампера. Высоковольтные же имеют рабочее напряжение до 20 кВольт. Маломощные элементы используются в качестве защиты от скачка напряжения, возникающего в бытовой сети, а мощные применяются на трансформаторных подстанциях и в системах защиты от грозы.
1ый способ - Варистор можно проверить также как проверяют конденсаторы измерением емкости.
Например, исправный варистор типа TVR 14431 (рассчитанный на 220 вольт), покажет емкость в пределах от 200 до 400 нанофарад.
В тестовой схеме к одному из выводов варистора подключается подвижный контакт реостата, а к другому — плавкий предохранитель. Щупы мультиметра фиксируются параллельно выводам полупроводникового элемента, а он сам переключается в режим измерения напряжений. На свободную пару контактов подается разность потенциалов, величина которой превышает значение пробоя компонента.
С помощью движимого контакта реостата плавно изменяется напряжение до момента срабатывания варистора. Этот момент определяется по вольтметру. Первоначально показания мультиметра будут расти, а после резко сбросятся до нуля. При этом предохранитель перегорит. Максимальное зафиксированное ненулевое значение и будет являться пороговым напряжением.
Конденсаторы, как и резисторы, являются массовыми пассивными ЭРЭ в схемах РИП. На долю конденсаторов приходится значительное число неисправностей, причем их нахождение бывает достаточно сложным. Основными неисправностями конденсаторов постоянной емкости являются пробой (обрыв) и снижение величины емкости.
Надежность алюминиевых электролитических конденсаторов
Типичная зависимость изменения интенсивности отказов алюминиевых электролитических конденсаторов в течение их срока службы показана на рисунке 14.
Рис. 14. Типичная зависимость изменения интенсивности отказов алюминиевого электролитического конденсатора в течение жизненного цикла
Первый участок соответствует периоду приработки, когда происходит отказ потенциально не надежных экземпляров конденсаторов, имеющих явные или скрытые дефекты, вызванные отклонениями в свойствах примененных материалов или при выполнении технологических операций изготовления, хранения и монтажа. Второй участок кривой интенсивности отказов соответствует штатному сроку службы алюминиевых электролитических конденсаторов: величина интенсивности отказов находится на стабильном, низком уровне. Третий участок кривой соответствует эксплуатации алюминиевых электролитических конденсаторов за пределами их проектного ресурса, когда все более сильно проявляются процессы старения и интенсивности отказов нарастает.
В таблице 1 представлены основные первопричины ухудшения характеристик и отказов алюминиевых электролитических конденсаторов и то, как они проявляют себя при эксплуатации.
Табл.1. Классификация первопричин и видов отказов алюминиевых электролитических конденсаторов
У электролитических конденсаторов значительное снижение сопротивления утечки приводит к нарушению режима работы транзисторов и микросхем. Сложность обнаружения снижения сопротивления утечки в конденсаторах состоит в том, что оно может проявляться под напряжением при работающем приборе.
Снижение емкости конденсаторов в сглаживающих фильтрах приводит к увеличению пульсации выпрямленного напряжения, что недопустимо при эксплуатации РИП.
Изменение емкости конденсаторов в контурах неизбежно приводит к изменению АЧХ, а иногда и к самовозбуждению каскадов. Особенно это сказывается на работе широкополосных осциллографов, где жертвовать полосой пропускания невозможно.
Обрывы в разделительных конденсаторах вообще приводят к потере электрического сигнала. Обрывы в конденсаторах постоянной емкости можно определить с помощью осциллографа. Если сигнальный и заземляющий щуп осциллографа соединить через работоспособный конденсатор, наводка должна уменьшиться, либо вообще исчезнуть. Обрывы в конденсаторах можно также определить, если подключить генератор к осциллографу через проверяемый конденсатор. Отсутствие электрического сигнала на экране ЭЛТ указывает на то, что в конденсаторе имеется обрыв.
Электролитические конденсаторы на отсутствие обрыва можно проверить следующим способом: соблюдая полярность омметра, подключить его к проверяемому конденсатору. В первый момент стрелка должна быстро отклониться вправо (в сторону малых сопротивлений), а затем медленно возвратиться влево (в сторону больших сопротивлений). Обрыв в конденсаторе можно определить также, если подключить исправный конденсатор к источнику постоянного напряжения. При этом должен раздаться характерный щелчок, а у его выводов проскочить небольшая искра.
Дополнительными признаками неисправности электролитических конденсаторов является вздутие корпуса, вытекание электролита, нагрев при работе и т.п.
Примерно с 1999 по 2007 год была пролебма у конденсаторов выпускаемой одной тайванской фирмой вызвано тем что был неправильны состав электролита - этот период назвали кондесаторной чумой.
Рис Эквивалентная схема реального конденсатора
Еще одной из проблем может быть увеличение значения эквивалентного последовательного сопротивления конденсатора ESR. В процессе эксплуатации конденсатора в нем происходит множество электрохимических реакций, связанных с не только восстановлением оксидного слоя но и с коррозиным разрушением некоторых внутренних элементов, например мест соединения фольги с электродами в результате неизбежных коррозионных процессов увеличивается эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора ESR. Этот процесс обычно протекает медленно обычно десятилетиями, но возможны случаи кода проходит очень быстро.
Часто причинами таких процессов может быть перегрев вызванный повышением протекающего тока или частоты тока, а также нарушение технологии изготовления или неправильно конструкцией, неверно используемыми материалами или даже хранением или эксплуатацией в агрессивных средах.
при нагреве внутреннее давление возрастает, а это приводит кроме прочего к вытеканию электролита через микро трещины или через специалный клапан, при потере электролита происходит лавинообразное увеличение ESR и температуры.
Equivalent Series Resistance (ESR)
Эквивалентное последовательное сопротивление – это активная составляющая в последовательной схеме замещения алюминиевого электролитического конденсатора (рис. 2). Величина ESR зависит от частоты и температуры и связана с (tan δ) выражением ESR=(tan δ)/(2*π*f* ESС). При расчете ESR следует принимать во внимание величины допуска на емкость алюминиевого электролитического конденсатора.
Коэффициент потерь алюминиевых электролитических конденсаторов («тангенс потерь», (tan δ), D.F. — Dissipation Factor).
Это – отношение активной мощности (мощности потерь) к реактивной мощности при синусоидальной форме напряжения на конденсаторе. Векторная диаграмма напряжения алюминиевого электролитического конденсатора (в области достаточно низких частот, где можно пренебречь индуктивной составляющей последовательной схемы замещения согласно рис. 2) показана на рисунке 5.
Рис. 2. Упрощенная последовательная схема замещения алюминиевого электролитического конденсатора
Рис. 5. Векторная диаграмма реального конденсатора
При изменении ESR могут например наблюдаться пульсации напряжения импульсного источника питания, вызванного изменением ESR конденсатора подключенного в цепи ШИМ при работе на высоких частотах. При изменении эквивалентного последовательного сопростивления коненсатора происходит его нагрев, и именению его емкости (связанного с ТКЕ температурным коэфициентом емкости), и в конечном счете разрушению и абсолютно неправильной работе каскада в котором используется конденсатор, что вызывает еще больший нагрев , вытек электролита или разружение или даже взрыв.
Рис Пояснение к ESR и ESL конденсатора
проверит этот параметр можно с помощью универсального тестера, он должн соотвествовать номинальному для данного конденсатора и обычно составлять несколько Ом
Рис максимальное допустимое значение ESR для новых электролитических конденсаторов в зависимости от их екости и рабочего
продолжение следует...
Часть 1 Диагностика активных и пассивных элементов (резисторов, диодов, транзисторов , конденсаторов и микросхем) осмотром, тестером, осциллографом
Часть 2 2 Неисправности и диагностика Микросхем (чипов) - Диагностика активных и
Часть 3 Тестирование варикапов - Диагностика активных и пассивных элементов (резисторов, диодов,
Часть 4 Неисправности в обмотке - пробой, обрыв , короткое замыкание и
Часть 5 РЕМОНТ АККУМУЛЯТОРА - Диагностика активных и пассивных элементов (резисторов, диодов,
Часть 6 Поиск неисправностей, диагностика с помощью тепловизора. - Диагностика активных и
Я хотел бы услышать твое мнение про диагностика активных элементов Надеюсь, что теперь ты понял что такое диагностика активных элементов, диагностика пассивных элементов, диагностика резисторов, диагностика диодов, диагностика транзисторов, диагностика конденсаторов, диагностика микросхем, диагностика осмотром, диагностика тестером, диагностика осциллографом, диагностика тепловизором и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры
Для закрепления теории предлагаем пройти тесты по диагностике неисправности электро элементов https://intellect.icu/proverka-radioelementov-diodov-tranzistorov-kondensatorov-termistorov-i-optopar-3260
Так же для расширения понимания происходящих процессов рекомендуем прочитать и понять воздействие внешних факторов на работоспособность электро элементов
https://intellect.icu/vliyanie-vneshnikh-faktorov-na-nadezhnost-elektronnoj-apparatury-i-komponentov-tepla-kholoda-vlagi-radiatsii-degradatsiya-poluprovodnikov-9063
и прочитать про алгоритм поиска неисправностей
https://intellect.icu/razrabotka-algoritma-diagnostiki-i-poiska-neispravnostej-899
https://intellect.icu/3-1-3-algoritmy-nakhozhdeniya-neispravnostej-bloka-pitaniya-pk-3271
https://intellect.icu/sostavlenie-algoritma-otyskaniya-neispravnostej-900
Методы поиска неисправностей
https://intellect.icu/poisk-neispravnostej-metody-poiska-neispravnostej-a-takzhe-prichin-nerabotosposobnosti-elektronnykh-ustrojstv-3299
еще интересное понятие конденсаторной чумы — название проблемы повышенной частоты отказов алюминиевых электролитических конденсаторов в период с 1999 года по 2007 год, созданных в основном тайваньскими производителями . Проблема была спровоцирована неправильным составом электролита, который генерировал водород и вызывал коррозию. Это сопровождалось повышением давления внутри конденсатора и нарушением его целостности.
Комментарии
Оставить комментарий
Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры
Термины: Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры