Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 и мысли о радиодеталях

Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 и мысли о радиодеталяхДобрый день, друзья! Иногда к моим статьям мастера пишут очень содержательные комментарии. Один из таких комментариев от Мастера Сергея хочу выделить в отдельную запись — про ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 и мысли о радиодеталях . В комментарии от Мастера Сергея хорошо сформулированы мысли по поводу конденсаторов и диагностики на системном уровне. Привожу его здесь без изменений и дополняю поясняющими картинками.

Комментарий от Мастера Сергея

Большое спасибо, Денис, за отличную статью!
Я сам весьма серьезный специалист по ремонту различной техники, написал много статей, в т.ч. по аппаратному ремонту, зачастую очень сложному (это на самом деле так, я терпеть не могу хвастовство и «понты»), но я программист по образованию и компонентный ремонт дается мне с большим трудом. Мешает недостаток базовых знаний и отсутствие опыта (или слишком малый опыт) в ремонте примитивов.

Примитивы с плюсом и минусов ковырял и чинил еще лет с 10. Тогда же отец научил меня паять и я познал опыт первых обожженных пальцев, но паял я потом почти всю жизнь отвратно. Изредка получалось все сделать качественно, как на заводе, но, в основном, выходила «кривизна» и холодная пайка. В конце концов прожив немало десятков лет на этой Земле, я задался целью изучить компонентный ремонт и научиться качественно паять.

Будучи программистом, и, имея богатый опыт относительно того, что всегда можно все откатить к предыдущему бакапу, я еще и имею соотв приобретенную черту психологии, когда человек патологически неприемлет неудачу. Ведь выгоревший транзистор, а то и уникальную микруху из бакапа не восстановишь. Но в жизни не ошибается тот, кто ничего не делает и это другая сторона медали.

У меня ушло 3-4 года на то, чтобы освоить многие фрагменты компонетного ремонта и научиться паять. В прошлом году я запаял прозрачный шлейф толщиной 0.1-0.2мм от дисплея 31пин шириной около 10мм, было оборвано 3 дорожки. Паял даже без микроскопа под лупой 10x, часа 2 ушло. Все отлично пропаялось и шлейф даже не повело. До меня еще паял какой-то, видно что грамотный, специалист, но у него получалась холодная пайка и все отваливалось, очевидно, что он точно также панически боялся перегреть тончайший пластик.
Цена этом дисплею руб 300, но я был оч доволен собой.

До этого паял немало матерей. Был случай, когда я 4 часа восстанавливал 10 дорожек приблизительно такой же толщины, обрезанных напрочь уроненной кем-то небрежно в системный блок отверткой. С виду казалось, что на матери нет никаких повреждений, однако в лупу места обрывов выглядели как воронки от взрывов снарядов, проводники были местами выворочены на приличную длину.
Достижения стоили мне зрения, стала резко развиваться дальнозоркость, явно раньше, чем это могло произойти по возрастным причинам. Но даже в таком варианте я ни о чем не жалею.

Схем этих великое множество, а опыт накапливается крайне медленно. Структурированных знаний та и нет, наверное нужно было учиться в технаре или институте на радиоинженера чтобы в этом хорошо теоретически и практически плавать (у меня университетское образование). Каждый раз сталкиваясь с, казалось бы, весьма примитивной схемой я ищу статьи и опыт таких специалистов, как Вы и мне он крайне нужен и полезен.

Вроде бы схема этого блока состоит всего из нескольких десятков элементов, но, думаю Вы знаете, даже комбинаторика дает огромное количество вариантов их коммутации, а ведь каждый элемент еще имеет свои физические свойства, которые еще и могут плавать и деградировать со временем. Разобрать такую схему, например «на законы Ома и Кирхгофа», очень непросто. Именно поэтому при ремонте так важен практический опыт, иначе блок этот можно ремонтировать недели и месяцы.

Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7

 

Ремонт USB Hub D-link DUB-H7

Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7

Вот и сегодня у меня, внезапно, сдох блоки питания от ДЛинковского USB Hub DUB-H7 2008гв. Я даже не надеялся найти разбор ремонта именно такогор блока и просто искал по симптомам, на предмет отсутствия напряжения на выходе при наличии всплесков до 0.5В при каждой попытке измерения. Конечно, увидев в результатах поиска разбор ремонта «какого-то» длинковского блока питания, и ткнул ссылку ожидая увидеть что-то более близкое к моему блоку, хотя отлично знаю, что не то что блоки, но и сами устройства, зачастую отличающиеся лишь ревизиями хардвера, делают самые разные компании далекие от ДЛинка как я от Луны.

Я весьма внимательно читал статью, анализируя направления поиска неисправности. Но лишь пару раз прочитав ее пару раз, сделав анализ своей платы, внезапно, обнаружил…. что у меня точно такой же блок… 🙂
На самом деле блок у меня не точно такой же а почти такой же JTA0302F-E и его номинал 5V 3A вместо 2.5A. Но схема и плата у него точно такие же. Отличаются лишь номиналы некоторых элементов, например, C11 у меня на 10В 330мкФ вместо 16В 220мкФ.

плата D-Link JTA0303E-E

печатная плата D-Link JTA0303E-E

Собственно, с C11 все и началось. Он был явно вздут и я его заменил. Однако никакого эффекта это не дало. Делал я это еще до поиск инфы, поэтому почитав статью не проверив подумал, что «типовой» C6 это и был вздутый кондер. Поэтому внимание переключил на алгоритм поиска, который Вы дали в комментах.

Сразу столкнулся с тем, что у транса 3 вывода с одной стороны и 4 с другой. Ну не знаю я почему так… Понятно, что там обмоток «более чем 2», но зачем они нужны не понятно, соотв не понятно и как их звонить. С «дилетантской» точки зрения это затык. Прозвонил «что звонилось» и отложил этот вопрос.

схема D-link JTA0302E-E

Стал смотреть далее. Померил напругу до и после высоковольтного кондера (выпаивать не хотелось, так и остался стереотип не паять лишний раз чтоб не испортить, плюс это потери времени), вроде напруга была (т.е., как минимум, обрыва нет), сел чесать репу как проверить транзистор и стабилизатор, потыкал по схеме в надежде найти обрыв цепи )пропажу напруги после какого-то элемента). Транзисторы до того много раз звонил, но каждый раз разбирая логику по схеме, слету не понимаю, да и забываю каждый раз, пока сложен мне внутрисхемный анализ.

Вдруг, опять же внезапно, понял, что C6 это не тот кондер, который я менял, а совсем другой и с другой стороны платы… На вид он был абсолютно нормальный. Но, коль скоро это «главная типовуха», сразу побежал выпаивать. Кондер показывал 0мкФ… После замены все сразу завелось, а у меня была острая нужда в этом хабе именно в данный момент, так что Вам низкий поклон!

К сожалению, а может быть и к счастью, когда мы рождаемся, мы не все знаем об окружающем мире. Век живи, век учись, наверное это правильный подход чтобы прожить счастливую в плане творчества жизнь. Но, в какой-то момент мы все еще не знаем и учимся. Профессионалу кажется, что многие вещи очевидны, но это не так для дилетантов. Было бы здорово, если бы в статьях для новичков было на пальцах объяснено как проверить транзисторы и стабилизаторы (к слову имеющие внутри оч нехилую схему, которую Вы привели), как распознать обмотки этого типового транса и какие пины промерять (еще важно пояснить почему!).

Любые теоретические познания легче м быстрее воспринимаются и закрепляются на практическом опыте, это уже вопрос педагогики. Именно поэтому стоит останавливаться на таких, казалось бы примитивах с вашей точки зрения. Больше людей сможет разобраться с вашей статьей, починить устройство и заинтересоваться электроникой.

Мысли о радиодеталях

Относительно деталей. У меня богатейший опыт замены деталей БУ.
Техники у меня валяется, наверное, тысячи единиц, поскольку я ею занимаюсь всю жизнь. Мне ее немало отдают в любом виде на запчасти, еще и с помоек таскаю зачастую очень интересные уникальные экземпляры. Так вот, я считаю, что замена деталей на новые совсем не всегда оправдана. И особенно, что удивительно, это касается электролитов! Везде пишут, что электролиты сохнут с годами и их надо ставить новые из магаза. Это НЕ ТАК!

У меня и у моего друга, который придерживался общей точки зрения, лежали тысячи этих кондеров «из магаза», в т.ч. от «не самых левых» производителей. Так вот многие из них посохли еще до того, как их первый раз впаяли. А с другой стороны, только что я выпаял кондер 25В 47мкФ из платы от телевизора, произведенного 25 лет назад, померил его и ожидаемо(!) обнаружил, что его «остаточная» емкость более 51мкФ. Прпомерял неск раз. Сомневаться в точности измерений у меня причин нет — мерил дорогой Appa-ой, стоимостью более 200долл с официальным сертификатом на средства измерения РФ.
Следует добавить, что электролит не «обычный», а Samxon, что, как помнится, производство от Самца.

Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 и мысли о радиодеталях

И это, именно, типичная ситуация! Детали выпущенные в 80-90х и даже в начале 2000х годов, зачастую, гораздо лучше, тех, что выпускают сейчас. Тем более, это касается того, простите китайского говна, что продают у нас в радиомагазинах. Лучшее, что там можно найти — это Jamicon. Про японские кондеры даже говорить бессмысленно, ибо даже в брендовой технике сегодня сплошь полу-левый китай. Причина этому явлению — копроэкономика. Производители обезумели и обнаглели в стремлении навязывать бесконечные циклические продажи техники задолго до того, как она могла бы физически и морально устареть.

Программируемый износ вносится на всех этапах производства. Поэтому кондеры и сохнут. Конечно же, влияют и их нагруженность и температурный режим внутри корпуса. При высокой температуре электролит закипит и его неизбежно будет выдавливать наружу давлением, соотв он высохнет, даже если не «вскроется крестом». Но практика есть практика — старые электролиты, выпущенные 20-30 лет назад оказываются настолько герметичными, что за столь огромный срок не допускают испарения электролита в значимых количествах.

Следует, однако, заметить, что бывают и исключения. Как-то тот самый, мой друг, который меня многому научил, чинил древнюю VHS толи Video-8 камеру от топового японского бренда (на помню я — сони там была, панас или дживис, не суть важно). Разобрал, нашел высохшие электролиты, заменил, собрал — камера завелась, но показывала ЧБ. Отложил он ее, потом снова разобрал, долго искал проблему, потом нашел еще высохшие электролиты, заменил, собрал — без изменений. Снова разборал…

И так разбирал он ее раз 10, а, кто не знает, разборать собрать камеру модет отнять 1-2 часа ибо там очень сложная и компактная механика. Без сборки некоторые камеры тупо не проверить — платы не соединены. В ОСЦ, наверное, есть стенд, но не у «простых людей».

На последнем этапе, поменяв десятки кондеров и потратив десятки часов рабочего времени, он, будучи уже изрядно зол, заменил ВСЕ толи 100, толи 200 конденсаторов (там была куча SMD), после чего камера успешно завелась и работает по сей день. За работу хозяин «прислал» 5тр, хотя древняя камера не стоит и 10% от этой суммы (на Авито, например), и, ежу понятно, что десятки часов тяжелой работы стоят куда дороже, просто неудобно было хозяина грузить, который почему-то очень ценил именно эту камеру «как память» и слезно просил починить (по знакомству), хотя ему сразу сообщили, что не проблема купить на Авито за копейки аналогичную. Так что, случаи бывают разные, надо просто проверять элементы перед установкой и будет все «тип топ».

Напрашивается вывод — ставить в нагруженные места электролиты, выпаянные из такой старой техники, где можно найти и корейские и японские электролиты, да и просто качественные, брать с большим запасом емкости и напруги, как раз чтобы компенсировать нагрузку и нагрев (еще и LowESR), либо заменять вообще на полимеры и прибор станет, по сути, вечным. Причем, стоит обратить внимание, что чем старше прибор, где электролиты сохранили свою емкость, тем лучше.

Если они за 25 лет не высохли, то, наверное, еще долго не высохнут (если, конечно, их не изнасиловать перегревом, из-за чего они выдавят электролит в силу давления или лопнут по безопасности). Следует добавить, что и иные элементы, которые я выпаиваю из древней техники сплошь имеют номинальные или лучшие характеристики. Я уже много лет кондеры не покупаю. Компонентным ремонтом занимаюсь не каждый день, и мне запасов дохлых плат хватает с избытком.

Помойки полнятся «новыми» разбитыми бомжами на медь, CRT-шными телеками, которые ныне «не в моде». Мало того, повторных ремонтов по той же причине — высыхания кондеров снова — еще не делал.

Update 23.10.2018 г.

Спасибо, друзья. Очень рад, что моя статья вам понравилась. Спасибо Денису, что счел мой труд достойным внимания и выделения в отдельный материал. Вообще, тут очень уютная атмосфера, лишенная какой-то «нездоровой конкуренции», соперничества за внимание публики, что сильно мешает на многих больших и очень хороших форумах. Любовь, знание и сотрудничество делают людей сильными, позволяют созидать, преодолевать трудности и покорять вершины.

Статья вызвала отклик, интерес. Коллеги правильно подняли различные аспекты затронутых проблем. Постараюсь как-то прокомментировать…

maxkorg поднял вопрос об уходе характеристики ESR

по мере старения или износа электролита.

Знаете, я об этом даже не думал, не знал, что она может уйти. Может читал где-то, но не помню… Как-то подразумевал, что если электролит сохранил емкость, значит с его физикой все в порядке, электролита достаточно и остальные характеристики, в т.ч. ESR не деградировали тоже. Я сколько раз перепаивал старые кондеры, показавшие номинальную емкость или близкую к ней, каких либо проблем не наблюдал. Но у меня не так много подобной работы. Я далеко не каждый день чиню «хардвер». Все больше за компом, а хватает и чисто механических работ. Может быть у кого-то есть богатый опыт и некие достаточно достоверные выводы, подкрепленные практикой?

Что касается упрощения схем, отказа от защитных механизмов, это давно приобрело всеобъемлющий характер. Производители «измором» приучили потребителей к одноразовости продукции, а сокращение защитных механизмов дает экономию сырья и комплектующих, обеспечивая постоянный спрос на новую продукцию по «любым причинам». Боюсь, защитные цепи уже давно вообще бы убрали из техники, если бы не ответственность за пожарную безопасность и вред здоровью потребителя. Вопрос о переделке продукции с завода не то, что назрел, а перезрел. Гарантия это миф. Ее стоимость составляет не более 1-5% стоимости изделия, а трудности реализации права (везде обман и отфутболивание), вообще сводят такие «страховые» преимущества к нулю.

Я не пользуюсь гарантией. За 20 лет воспользовался лишь 2 раза, поскольку дефект возник немедленно после покупки, а замена осуществлялась быстро и беспрепятственно, причем, мне даже специально ехать не пришлось второй раз, ибо я был готов приобрести новое изделие на замену без обращения в гарантию, причем так бы и поступил на месте, если бы не инициативное предложение магазина выдать новое изделие немедленно взамен бракованного.

Если гарантии не будет вовсе мне это было бы абсолютно все равно. Я жил в таком мире в 80-е и 90-е. Вся импортная техника стоила целое состояние и никаких гарантий не предоставлялась, иногда, кроме личных поручительств. И, знаете, никто не умер. Я и сам такие поручительства давал, когда торговал дорогущей техникой и исполнял свои обязательства без вопросов и за свой счет, и тоже «не умер», поскольку все делал предельно качественно, а косяков было мизер. Счастья, при этом, было куда больше, убытков минимум и даже «трава зеленее», поскольку нервы никто не трепал, а к делу относились трепетно. 😉 Мне не проблема взять на себя риски и уйти от бесплодных споров и потери времени, халтурного ремонта и т.д. Возможно, следует применять гарантию лишь к особенно дорогим товарам, стоимостью, ну скажем, минимум в сотни долларов, но тогда выделить на ее стоимость заметно больший процент и обязать поставщика нести издержки по вывозу-доставке тяжелых предметов, перемонтажу и т.д., равно как и риски неумышленного повреждения (прочность ведь тоже зависит от производителя). Т. е. сделать нечто вроде обязательного страхования, от которого можно отказаться письменно в полном объеме (с возвратом стоимости страхования), если желаешь взять все риски на себя.

Только не надо путать гарантию и гражданскую ответственность. Если лицо нанесло вред, в т. ч. путем продажи неисправного товара (если такое его состояние не было оговорено), оно должно нести ответственность и за «недосмотр» и, тем более, за умышленный обман (причем последнее является уголовно наказуемым деянием — мошенничеством).

XomkaMSI развил тему по ESR…

Зачем вообще нужны конденсаторы с LowESR. Мне друг объяснял и потом я еще читал… Что же скрывается за индуктивностью и колебательными контурами, малопонятными дилетантам…?

Именно цифровая техника создала высокую потребность в таких конденсаторах, со «сверхнизким эквивалентным последовательным сопротивлением» и широкое их применение. Дело в том, что цифровая техника работает с физическими стробами, кодирующими единицы и нули. Если посмотреть график напряжения цифровой линии передачи данных на осциллографе, график выглядит как прямоугольные всплески и падения до дискретных, т. е. точных, уровней напряжения через кратные промежутки времени. Т. е. идет линия внизу, соответственно 2 В на протяжении 1/n доли секунды, потом резко, почти мгновенно, напряжение подскакивает до 5 В и идет линия по верху тоже некий промежуток времени, кратный частоте дискретизации, т. е. времени отведенному для передачи одной единицы информации — бита (ну, или нескольких подряд). Тут уровень 2 В соответствует 0, уровень 5 В — соответствует 1. График с такими «квадратными всплесками и падениями» называется стробы. Если в течение 1 или более периодов напряжение будет 2 В, значит передается 1 или больше «нулей». Если 5 В — то «единиц». Как только напряжение «прыгает» или падает происходит смена 0 на 1 или 1 на 0. Немного упрощенно, зато понятно. При передаче есть еще различные методы синхронизации, контроля ошибок и т.д., но их привнесение сюда только все усложнит. Уровни напряжения тоже могут быть разными, это т. н. 12-и, 5-и, 3.3-х, 2.5-и, 1.8-и-вольтовая логика или еще более низковольтная, как в современных процессорах, ибо меньший диапазон «прыжков» напряжения позволяет быстрее их осуществлять (соотв возрастает скорость работы), но усложняет конструкцию, ибо труднее добиться точности при «мелких колебаниях». Уровни, кодирующие «нули» и «единицы» меняются, но суть остается.

Для точного выявления и декодирования сигнала задаются границы напряжения, которые должны интерпретироваться как 0 или 1. Например, от 1 до 2 В — это «ноль», а от 4 до 5 В — «единица». От 2 до 4 В — защитный интервал, неопределенность. Все значения условные, за точными «идите» в спецификации.

Поэтому мы и видим стробы на графике…
Теперь, думаю, понятно, что стабильность напряжения в цифровых цепях имеет первостепенную важность. От этого зависит правильное декодирование сигнала, а не стабильное напряжение ведет к потере данных, рассинхронизации и малопредсказуемым сбоям. Если мы передавали «ноль» как 2 В и наложился скачок напряжения питания в 2 В, то напряжение кратковременно скакнет до 4 В, что приемник может распознать как «единицу». И, наоборот, передавали 4 В, питание «просело», осталось 2 В — приемник увидит «ноль», хотя передавали «единицу».

Если потерялся один бит и предусмотрена синхронизация, проверка на ошибки передачи, то можно поправить дело повторной передачей, как, например, на «всяких» COM-портах, или USB, с их «кабелями», «разъемами» и «прочими наводками», то на высокоскоростных шинах памяти, обычно, нет никакой проверки, коррекции (см. «особые» модули памяти с ECC для серверов и т.п.), там все должно работать «как часы», и оно работает, годами, пока все исправно…

Одновременно с развитием цифровых технологий широкое распространение получили т. н. импульсные блоки питания. В любом компе, да и иной цифровой технике, сегодня стоит именно такой блок питания. Исключения, разве что, для аудиофилов. «Теплый ламповый звук» не терпит компромиссов, он стоит «Денег» и экономить «не прилично»… Ни на цене сырья и комплектующих, ни на весе и размере… Посему вместо развития духовности и эмоциональных переживаний, связанных с музыкальными произведениями, там больше обсуждают технические детали, но более всего цены той или иной «спецтехники», создающие основную ценность таковой для большинства участников, несмотря на некоторые выдающиеся технические изыски.

Причина проста и прозаична. Конструкция импульсного блока питания позволяет заменить тяжелый и громоздкий, дорогой в изготовлении (ибо идет много сырья, особенно дорогой меди) «классический» понижающий трансформатор, с выпрямителем и стабилизатором напряжения, на маленький, тоже с выпрямителем, стабилизатором напряжения и т. н. ШИМ контроллером, схемой, выполняющей т. н. широтно-импульсную модуляцию питания. Если «классический» трансформатор, хорошо знакомый по курсу физики в школе, выдает стабильное напряжение на выходе, зависящее только от напряжения на входе, то импульсный блок питания выдает последовательность высокочастотных импульсов, когда напряжение прыгает от нуля (или почти от нуля), до номинального. Мощность трансформаторного БП зависит только от размера трансформатора, который соответствует толщине провода при заданном количестве витков, соответствующей его общей массы и способности распределять выделяющееся тепло в окружающую среду. Если через провод потечет слишком большой ток, то провод не успеет рассеять тепло в тело трансформатора, оттуда в окружающую среду, произойдет перегрев провода, он расплавится, цепь разорвется и трансформатор перестанет работать. Поэтому трансформатор делают достаточно большим и с достаточно толстым сечением провода, способным передавать большой ток там, где он требуется.

Импульсный БП позволяет сильно уменьшить размер трансформатора. Я не вдавался в теорию, физику явления, почему это позволяет передать больше энергии, но маленький, значительно меньший трансформатор выдерживает такую же нагрузку, как и гораздо больший при постоянном напряжении.

Ток в обоих течет в одну сторону, т. е., по сути, он постоянный в смысле направления своего течения.
ШИМ контроллер в импульсном БП позволяет регулировать количество передаваемой энергии. График выхода тока из ШИМ контроллера напоминает стробы в цифровых линиях передачи информации. Для передачи энергии ШИМ контроллер поднимает напряжение до номинального и поддерживает его определенное количество времени. Потом напряжение падает и остается низким определенное количество времени. Далее цикл повторяется. Если требуется передать больше энергии, высокий (номинальный) уровень напряжения поддерживается большее количество времени, а низкий — меньшее. Т. е. ширина импульса (всплеска напряжения) увеличивается. Отсюда и название. Думаю, ежу понятно, что если дольше передавать энергию и короче не передавать, то в целом передать удастся больше. И наоборот. В среднем, количество энергии будет стабильно и соответствовать потреблению полезной нагрузки (с учетом ограничивающих цепей).

Иными словами, ШИМ регулирует передачу энергии не изменением тока или напряжения, а временем передачи, что непривычно для неподготовленного читателя, интуитивно ориентирующегося на методы из школьного курса… Надеюсь, мое пояснение поможет осознать суть такого, «необычного» метода и отложить ее в вашу «копилку знаний о мире».

От электричества нам нужны не напряжение и не сила тока, являющие собой технические категории. Человеку нужна и полезна энергия, которую он желает использовать «в своих корыстных целях» 🙂 , а как ее передать «куда следует» — технический вопрос. Вас вряд ли интересует, какой гнилью питаются грибы «после дождичка в четверг», но вы обязаны разбираться в грибах, чтобы накормить свою семью вкусной едой и не потравить ядовитой гадостью. Именно поэтому вы почитаете книжку и проясните в каком месте грибы собирать не стоит. Просто так читать — тоже интересно, не стоит этого избегать, просиживая штаны у телевизора за просмотром «порноновостей» из мира «моды» или «гаджетов», но почитать по делу — еще и непосредственно полезно.

Регулировать ток или напряжение проще, как и учат в школе, но метод с ШИМ выгоднее, как указано выше, устройство получается компактнее и удобнее… Для человека. Все что мы делаем — для человека и без человека теряет смысл, но и человек должен думать и делать качественно (в т. ч. даже уметь пользоваться), чтобы техника служила ему верой-правдой и не создавала проблем.

Однако, такая технология несет не только выгоды, но и вторичные сложности. Импульсы, которые создает ШИМ контроллер, создают большое количество «помех» в запитанных блоком цепях. В классическом трансформаторе напряжение тоже «болтается», но не «по его вине», а потому, что на входе у него «синусоида» напряжения от сети переменного тока, лишь с инвертированными выпрямителем — диодным мостом, полупериодами — т. е., вместо синусоиды от «глубокого минуса» до «высокого плюса», присущей переменной сети на входе, приходит череда «полусинусоид», в которой напряжение плавает не от » — к + «, а от 0 до +380 В с частотой 50 Гц (в Америке, соотв, до около 200 В и 60 Гц), что и дает «действующее», эквивалентное напряжение 220 В «постоянного тока» (в Америке, соответственно 110 В). Если блок стабилизирован, стабилизатор напряжения на выходе сглаживает колебания и выравнивает напряжение на уровне стабилизации. Я не слишком хорошо знаком с конструкциями подобных схем. Сейчас есть готовые микросхемы. Дал на входе «что Бог на душу положит», а на выходе… красотааа…

Наверное качество стабилизации зависит от качества схемы, но некая часть колебаний, а, стало быть, и помех, должна проникать за стабилизатор, если он не фатально сложен. На этом участке ставятся конденсаторы, помогающие сгладить колебания напряжения. Когда напряжение повышается, конденсатор заряжается, когда падает — разряжается на выход, поддерживая стабильное напряжение в запитанной цепи.

В импульсном БП, на низкочастотные колебания питающей сети, накладываются куда более высокочастотные колебания ШИМ. Теперь можно себе представить какая чехарда будет твориться на выходе такого БП. На колебания сети питания (десятки Гц) накладываются колебания ШИМ (десятки/сотни кГц) и колебания в цифровых линиях передачи данных (от десятков кГц до ГГц). Естественно, это легко вызовет помехи, искажение сигналов, рассинхронизацию и ошибки передачи данных.

Поэтому, для гашения помех, все линии питания, как внутри БП, так и внутри схемы потребителя пропускают через довольно емкие конденсаторы. На каждом «узком месте» производится фильтрация. Только вот, если с низкочастотными помехами справится «обычный» электролит, то при высокой частоте колебаний напряжения он просто не успевает заряжаться и разряжаться. При этом помеха, т. е. колебания, проходят на выход конденсатора и попадают в цифровые линии передачи данных. На Лурке это называется FAIL. 🙂

Если аналоговые схемы еще как-то терпимы к этому, «трещит но работает», то искажение цифровых данных легко может повесить всю систему. Например, если в линии вывода на дисплей, исказился один случайный бит и одна точка поменяла цвет с голубого на красный… Хрен с ним, переживем как нибудь, но «красный — цвет опасности». 😉 В другой передаче передавали адрес данных, он исказился и вместо «Камчатской улицы» посылка ушла на «Камчатку»… Крошечная ошибка одного бита вызвала глобальные последствия. Ремонт устройства с такими плавающими искажениями иногда может длиться дольше, чем Почта России отвезет посылку на Камчатку и вернет обратно, на Камчатскую улицу и закончиться…. Ничем… Покупкой нового устройства.

Найти одну ошибочную передачу среди триллионов корректных, мягко говоря, очень не просто… Заставить ошибку проявляться вновь на «стенде» (если таковой существует) тоже не просто, если и возможно, ибо надо, как минимум, предполагать, где она могла закрасться, иметь туда доступ и соответствующий «инструмент» (оборудование) и сообразить как спровоцировать сбой.

Чем больше искажений на шинах данных, тем быстрее пойдут глюки и устройство может вообще не стартовать, поскольку для его приведения в рабочее состояние часто необходимо выполнить первичную программную инициализацию, но даже ее завершить не удается. Однако, что выглядит курьезно, в этом случае, искать проблему нередко легче, чем когда она случается раз в неделю.

Из этого следует, что фильтрация помех в цифровых линиях — архиважная задача, как сказал бы Владимир Ильич. Справиться с высокочастотными помехами и призваны конденсаторы LowESR. Скорость их переключения с заряда на разряд и обратно гораздо выше, чем у «обычных». Поэтому они и успевают сгладить такие помехи. В цепях цифровых схем (как я понимаю) это — их единственная задача. Поэтому, по заверениям многих электронщиков, характеристика ESR гораздо важнее остаточной емкости конденсатора, который, как я понимаю, имеет большой запас по отношению ожидаемым помехам, но не к предельным нагрузкам по току, которые нередко превышаются, т. е. не по энергетической нагруженности, которая нередко приводит к нагреву и высыханию, а по отношению к способности фильтровать, те самые, «мелкие» высокочастотные помехи. Поэтому они успешно ставят даже электролиты с уменьшенной емкостью, особенно полимерные, но с хорошей ESR характеристикой, и все работает, ведь основная задача такого электролита, не «питать какую-то цепь емкостью» (не соображу как еще выразиться), а быстро успевать сгладить мелкие «вибрации». По этой же причине, как я понимаю, устройство нередко нормально работает даже когда там часть электролитов, по критически важным линиям, почти высохла. Причем, бывает, начинаешь менять, а часть уже давно потеряла емкость, но все прекрасно работало, пока какой-то из них ее вообще ее не потерял, либо не сгорел, ушел в обрыв или КЗ. А ведь в цифровых линиях, как я писал выше, все весьма «бинарно», или пан или пропал. Чуть только пойдут искажения — все сразу «глюкнет».

Если хочется высокой надежности после замены электролитов в таких цифровых цепях, все грамотные специалисты рекомендуют менять их на полимерные, даже с потерей емкости в полтора-два раза. Практика показывает, что после этого техника работает годами и проблем в этой части более не наблюдается.

А вот в блоке питания уменьшенной емкости электролита может не хватить, ибо они там часто стоят на цепях, сглаживающих низкочастотные колебания, имеющие большую амплитуду и период. При малой емкости, ее просто может не хватить для прохождения периода «полусинусоиды». При нарастании напряжения конденсатор окажется полностью заряженным еще до прохождения пика напряжения, а позже не сможет отдать достаточно заряда для прохождения «нуля». Зависит это от силы тока, протекающего через цепь, которая ограничена пропускной способностью схемы блока. Как я понимаю, заряженный электролит продолжает пропускать ток, одновременно забирая его на входе и отдавая на выходе, но сгладить рост напряжения уже не может, не может забрать больше, чем отдает, и оно повышается на выходе. Одновременно, в момент разряда не удастся поддерживать стабильное напряжение на выходе, поскольку заряд исчерпается быстрее, чем будет пройден интервал его падения на входе и напряжение на выходе просядет на какое-то время.

В итоге, напряжение будет плавать на выходе, что влечет неспособность блока качественно стабилизировать напряжение. При этом, вполне возможно, что фильтровать высокочастотные колебания схемы ШИМ он успеет…, если он стоит во вторичке, за ШИМом, и у него будет низкий ESR.
Последствия могут быть разные. Какие-то колебания погасят конденсаторы во вторичных цепях, в меру своих характеристик, но если «все не справятся», прибор перестанет работать. Скорее всего, на практике, низкоемкий кондер начнет перегреваться и вскоре выйдет из строя, если его характеристика не позволит выдерживать ток конкретного потребителя. Токоограничивающие схемы БП, рассчитанные на более «крупный» кондер не станут ограничивать ток до достижения порога, являющегося для «того кондера», уже завышенным.

Из практики известно, что электролит, работающий на пределе, тем более, за пределами своего номинала начинает греться, а значит вырастет давление электролита внутри и он будет стремиться найти выход наружу, где давление меньше, просачиваться через сочленения корпуса конденсатора и испаряться. Если давление сильно вырастет, а утечка через швы корпуса будет слишком медленной, корпус может не выдержать и конденсатор вздуется, затем взорвется, для чего и сделан подрез крышки крестом, чтобы крест лопнул «по безопасности», энергия ушла вверх и иные повреждения вокруг конденсатора свелись к нулю.

Конденсатор, потерявший электролита более, чем его заложено в запас, начнет терять емкость и, как я думаю, снизит предел пропускания по току, ибо внутри электролит переносит заряд и, если его мало, он не сможет это делать достаточно быстро. Все это ведет к вторичному усилению нагрева, ускорению деградации, а в конце, процесс может приобрести лавинообразный характер, что и приведет к окончательному отказу в работе (обрыв, КЗ, взрыв).
Следует заметить, что иногда схема продолжает работать, даже если какой-то электролит вышел из строя полностью, например взорвался. Другие электролиты берут на себя часть нагрузки, либо помехи уходят к потребителю, но его собственные фильтрующие схемы справляются с ними. Излишне, наверное, говорить, что эти схемы попадут под повышенные нагрузки и вряд ли долго «протянут» после этого.

Понятно, что конденсатор, имеющий гелеобразный электролит менее склонен к высыханию. Твердые вещества, в т.ч. «полужидкие», гелеобразные, гораздо сложнее выдавить через щели корпуса, чем жидкие и они испаряются крайне медленно. Это общее правило известно в быту. Поэтому конденсаторы с гелеобразным электролитом куда надежнее и легче выдерживают высокие нагрузки, очень медленно деградируют. Но вот беда, они значительно дороже и найти такие емкостью более 820 Мкф очень сложно.

Есть и иные, в т.ч. твердотельные конденсаторы, но их емкостные, частотные или иные характеристики делают их непригодными для многих применений. Например с середины 2000х в компьютерной технике появились твердотельные танталовые конденсаторы. Все бы хорошо, и высокочастотные помехи они отлично фильтруют, считаются «вечными», но… Их максимальные емкости не превышают десятков Мкф, причем они имеют весьма крупный размер даже при такой емкости. Кроме того они очень дороги, поэтому их ставят лишь в наиболее важные цепи питания CPU.
Вам не удастся заменить электролит на мат плате или в БП на такой, разве что, вешать кучу в параллель как гроздь винограда… Вместо одного маленького электролита… 😉

Обобщим… Емкость конденсатора, необходимого на замену «сдохшему» нужна такая, чтобы ее было достаточно для данной цепи. Если ее будет больше, то это ничего не изменит, кроме того, что конденсатор будет работать не на пределе своих возможностей и меньше греться и деградировать со временем. Поэтому, чтобы не пересчитывать всю сложную цепь, ставим номинал как с завода или более.

Если же превышается характеристика конденсатора по пределу напряжения в цепи, то возможен пробой между обкладками и КоЗа, т.е. ток потечет прямо на выход, минуя электролит, а не будет заряжать конденсатор, что автоматически приведет к прямому прохождению всех колебаний со входа на выход, а значит, весь смысл такого конденсатора теряется. Конденсаторы устанавливают с приличным запасом по напряжению. Опять же, значение имеет достаточность, а не «число на корпусе». При замене можно ставить номинал с завода или модели с более высоким предельным напряжением. Если через конденсатор «на 16 в» будет течь ток с пределом напряжения в 5-6 в, «никому плохо не будет»… Конденастор его выдержит, «не хуже и не лучше», чем 16 в, а вот 25 в может и не выдержать и случится пробой между обкладками. Пока пробой не случается, всем пофиг, что там написано на корпусе! Если достоверно известно, что напряжение в цепи не достигает каких-то пределов, можно смело ставить конденсатор на меньший предел напряжения, чем был с завода, как в случае с блоками D-Link, ставшими предметом обсуждения статьи выше. Там в более мощном блоке стоит кондер на 10 в, но у него больше емкость, чем у кондера из менее мощного блока, который на 16 в. В том случае важна достаточная емкость, тогда как напряжение не достигает ни 10 в, ни 16 в. Блок на 5 в, ну плюс колебания…

Напрашивается вывод всегда ставить на замену электролиты большей емкости и с высоким «номиналом-пределом», напряжения. Можно так делать и это даже хорошо, но вот… Физика мешает, точнее механика… Не лезут большие во многих случаях, места не хватает. Конденсатор на большую емкость имеет большую площадь обкладок. Конденсатор на более высокое напряжение имеет больший зазор между обкладками, чтобы избежать пробоя (см. школьный курс, тему «дуговой разряд»). Все это ведет к увеличению размера элемента. Более крупный элемент еще и тепло быстрее отдает в окружающую среду, а значит меньше греется, но… Нэ лЭзЭ… Не все коту масленница. Смотреть надо не только на «размер», более качественное изделие способное обеспечить надежную и долгую работу при компактных размерах и номинальных характеристиках. Где такие найти в больших количествах и задарма я писал в предыдущей статье.

По поводу Jamicon-а и других производителей.
Сразу оговорюсь, что Jamicon, это тайваньский бренд, хорошие конденсаторы, как например, и кулеры. Они долго работают, я не припомню случаев их скорой смерти после замены, но, тем не менее, менял я их не редко.

Тоже самое касается и вентиляторов (fan-ов). Чип-и-дип весьма широко ими торгует, представлена чуть ли не вся номенклатура, но стоят они там слишком дорого, при том, что десятилетия не проработают. В противовес, в компьютерных магазинах они почти не представлены, хотя могли бы составить конкуренцию всему «китаю», имея адекватную цену, а не «как в Чип-и-дипе». Единственное, что можно найти из действительно брендовых вентиляторов, отличного качества — фены PanaFlo (Panasonic, Ball) и Sony SF (FDB) китайского изготовления (японские, позже китайские PanaFlo, Sony, Sanyo-Denki, Nidec могут, бывало, находиться в отличном состоянии через 20 лет) под личиной НЕКОТОРЫХ моделей Sythe, только 80, 92 и 120мм (ок 20 долл в розницу). Случайно можно обнаружить продукцию указанных брендов, а также тайваньские (чаще китайского изготовления) Jamicon, Delta, LiteOn, Everflow (значительно уступают в качестве, но с «китаем» не сравнить в 90% случаев) в магазинах, торгующих комплектующими для серверов (напр ServerTorg), в комплекте изделий для охлаждения (цены от «даром» до «небес», фэны выявляются по фото), либо только вытаскивать из брендовых серверов, компов (брендовые компы и боксовые кулера, имеющие полугерметичные подшипники, старые видяхи) или иной техники (все даром или за копейки). Заказать новые брендовые кулера практически невозможно (треб заказ на десятки тыс штук).

Все тоже самое и с кондерами, требуются колоссальные партии, чтобы с вами начали разговор в Самсунге, тем более, в Японии. И тоже самое и с аккумуляторами. То, что продают в китайских, большей частью в американских магазинах в тех исполнении — подделки. Про ритейл и говорить нечего, там подделки 100%. Крупная компания еще может заказать что-то на крупнейших заводах, но даже китайский сборщик телефонов, к примеру, не может себе позволить поставить «кастомный дисплей». Как только производство какой-то модели прекратят по уменьшению спроса, его «пошлют» с его 10 или даже 100 тыс штук… Наши разрабы об этом писали. Представьте себе нелепость положения «Чип-и-дипа», пытающегося заказать даже по 10тыс конденсаторов 50 видов. Конденсатор не дисплей, его стоимость в десятки и сотни раз меньше… В пакете по 1000 шт ранее можно было взять по 3руб и это оооч дорого… Потому, даже в Чип-и-дипе, хотя это крупнейший ритейлер в России, никогда не будет японских кондеров. Их, наверное, нужно заказывать миллионы, несмотря на то, что они типовые. Возможно крупные китайские дистриьютеры могли бы помочь с крупным оптом, распределить его по более мелким компаниям, но, видимо, спрос слишком мал. Производители массовой техники хотят дешевле и «чтобы ломалось». Им не нужны «вечные кондеры», а ремонтники столько не купят.

Я не во всем профессионально хорошо разбираюсь. Сорри за АшиПки и оЧеПЯтки, если что. Надеюсь более грамотные специалисты подправят огрехи.
Всем удачи и интересных проектов!

От Мастера Пайки

На связи Денис — автор блога Мастер Пайки.
Сергей, спасибо за Ваш Труд в комментариях на моем блоге. Ваши пожелания по диагностике компонентов я конечно учту при написании новых статей.
Ваш комментарий в качестве отдельной статьи про ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 и мысли о радиодеталях — это будет полезно другим ремонтникам и обычным людям. У Вас хорошо сформулированы мысли по поводу конденсаторов и диагностики на системном уровне.

С уважением, Мастер Пайки.

Оценить статью: ставлю кол!садись, двойка!на троечку!хорошо изложеноумничка! пятерка! (3 голосов, средний балл: 5,00 из 5)
Загрузка...

11 комментариев Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 и мысли о радиодеталях

  1. Кроме качества электролитов, раньше не гнушались чуть ли не каждый шунтировать керамикой. Сейчас очень мало образцов техники где «между ног» электролита можно увидеть керамику. А ведь такая мелочь очень и очень серьёзно продлевает срок службы электролитического конденсатора.

    Также можно сказать о «Пред Фильтрах» по питанию, сейчас их реже и реже ставят. А о таких вещах как диодный мост на входе техники, чтобы полярность внешнего блока питания не имела значения и заикаться стало.

    Я это к чему: недоработка схем, к сожалению целенаправленная, тоже приводит к преждевременному выходу из строя деталей.

    • Согласен, все подвержено снижению стоимости конечного продукта, дабы подстегнуть объемы потребления. У меня у самого руки так и чешутся при покупке новой электроники разобрать ее сразу и доработать, чтобы дольше прослужила. Но гарантия…

  2. Можно уточняющий вопрос по конденсаторам? Все вроде бы логично, если старый кондер за много лет не потерял емкость — то он лучше нового. Но ведь кроме емкости есть немаловажная характеристика как ESR. Кондер может быть нормальный по емкости, но ESR не нормальным? Как время влияет на ESR?
    PS из-за этого я чуждаюсь старых и меняю все на новые…

    • ESR конечно проверять обязательно нужно. Часто у старых конденсаторов и ESR сохраняется, потому как делали их из качественных материалов раньше. Сейчас тоже такие кондеры делают, но стоимость их не предполагает использование в бытовой электронике.

      • На работе был случай когда «Регистраторы» на станках начали выходить из строя, через год эксплуатации. Как выяснилось вздувались кондёры. Начали постепенно на всех перепаивать, на такие же но не 10 вольт а 16. Через год та же история. Почитали подумали, перепаяли на Jamicon 1000×10 но WL. Не буду вдаваться глубоко в теорию, но у WL внутреннее ESR по замерам в диапазонах «0.0X Ом» в отличие от обычных «0.X Ом». Измеряли прибором E7-22. А натолкнули нас на этот шаг дебаты на эту тему на ROM.BY. Там же обсуждали тему того, что для цепей с определённой частотой тока подходят больше определённые конденсаторы Обычные/WL. Даже в документации вскользь упоминают влияние частоты, на характеристики стабилизации http://www.icd-sales.com/Manufacturers/Jamicon/Capacitors/spec-sheets/TK%20Series%20ICD.pdf

        • Да, по эквивалентной схеме конденсатор с учетом паразитной индуктивности представляет собой последовательный колебательный контур с небольшим значением добротности. Значит у него есть резонансная частота, на которой он работает особенно эффективно.

  3. Сергей молодец так держать направление.

  4. Спасибо, друзья. Оч. рад, что моя статья вам понравилась. Спасибо Денису, что счел мой тиуд достойным внимания и выделения в отдельный материал. Вообще, тут оч уютная атмосфера, лишенная какой-то «нездоровой конкуренции», соперничества за внимание публики, что сильно мешает на многих больших и оч хороших форумах. Любовь, знание и сотрудничество делают людей сильными, позволяют созидать, преодолевать трудности и покорять вершины.

    Статья вызвала отклик, интерес. Коллеги правильно подняли различные аспекты затронутых проблем. Постараюсь как-то прокомментировать…

    — Перенес комментарий в тело статьи —

  5. Кстати, народ, кто умеет, напишите как проверить ESR. Один наш парень разработал и продавал в нете прибор для тестирования конденсаторов. Можно быьт приоьрести подороже в сборе, либо набор для самостоятельной сборки подешевле. Денег просил не дороже, чем простой мультиметр, ок 1тр. Я хотел заказать, так и запамятовал это дело. Пиибор позволял проверять емкость до каких-то фантастических величин типа Фарады или ее частей…

    Не любой мультиметр вообще способен мерить емкость конденсаторов, хотя дело весьма примитивное. Зарядил — посчитал ток, разрядил — еще раз посчитал… Почесал репу, показал что думаешь… Эка невидаль? Но китайские мультиметры не желают тестировать емкость более 200мкф, наверное берегут фиговые батареи, от которых они питаются. Моя Аппа за 200долл — рекордсмен! Она умеет мерить кондеры до 1000мкф. И это очень помогает строить и жить! Но даже на «бытовых» матерях и в БП, 2200мкф — не редкость… Хоть на язык пробуй, щиплет — не щиплет… 😉

    • Из китайских можно посмотреть такой — меряет до 20 000 мкФ или такой — до 470 000 мкФ

      • Спасибо! На вид как мультиметры. Тот что до 20000мкФ и стоит не дорого. Теперь бы сделали еще схему ESR мерить надо и будет полное удовлетворение. Жаль, что в мультметры не встраивают подобную схему. Сэкономило бы деньги и место для хранения. 😉 Спрос на проверку конденаторов сегодня велик.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.