19 лютого 2019 19 червня 2017 11 коментарів до запису Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 і думки про радиодеталях

Добрий день, друзі! Іноді до моїх статей майстри пишуть дуже змістовні коментарі. Один з таких коментарів від Майстра Сергія хочу виділити в окрему запис — про ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 і думки про радиодеталях . У коментарі від Майстра Сергія добре сформульовані думки з приводу конденсаторів і діагностування на системному рівні. Наводжу його тут без змін і доповнюю пояснювальними малюнками.

Зміст

  • Коментар від Майстра Сергія
  • Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7
  • Думки про радиодеталях
  • Update 23.10.2018 р.
    • maxkorg підняв питання про звільнення характеристики ESR
    • XomkaMSI розвинув тему ESR…
  • Від Майстра Пайки

Коментар від Майстра Сергія

Велике спасибі, Денис, за чудову статтю!
Я сам дуже серйозний фахівець з ремонту різноманітної техніки, написав багато статей, у т. ч. з апаратного ремонту, найчастіше дуже складного (це насправді так, я терпіти не можу хвастощі і «понти»), але я програміст за освітою і компонентний ремонт дається мені з великими труднощами. Заважає брак базових знань і відсутність досвіду (або дуже малий досвід) в ремонті примітивів.

Примітиви з плюсів і мінусів колупав і лагодив ще років з 10. Тоді ж батько навчив мене паяти і я пізнав досвід перших обпечених пальців, але я паяв потім майже все життя огидно. Зрідка виходило все зробити якісно, як на заводі, але, в основному, виходила «кривизна» і холодна пайка. Зрештою проживши чимало десятків років на цій Землі, я задався метою вивчити компонентний ремонт і навчитися якісно паяти.

Будучи програмістом, і, маючи багатий досвід щодо того, що завжди можна все відкотити до попереднього бакапу, я ще й маю соотв придбану рису психології, коли людина патологічно непріемлет невдачу. Адже вигорілий транзистор, а то й унікальну микруху з бакапа не відновиш. Але в житті не помиляється той, хто нічого не робить і це інша сторона медалі.

У мене пішло 3-4 роки на те, щоб освоїти багато фрагменти компонетного ремонту і навчитися паяти. В минулому році я запаяв прозорий шлейф товщиною 0.1-0.2 мм від дисплея 31пин шириною близько 10мм, були обірвані 3 доріжки. Паяв навіть без мікроскопа під лупою 10x, 2 години пішло. Все відмінно пропаялось і шлейф навіть не повело. До мене ще паяв якийсь, видно що грамотний фахівець, але у нього виходила холодна пайка і все відвалюється, очевидно, що він точно також панічно боявся перегріти тонкий пластик.
Ціна цього дисплею руб 300, але я був дуже задоволений собою.

До цього паяв чимало матерів. Був випадок, коли я 4 години відновлював 10 доріжок приблизно такої ж товщини, обрізаних геть уроненной кимось недбало в системний блок викруткою. З вигляду здавалося, що матері немає ніяких пошкоджень, проте в лупу місця обривів виглядали як воронки від вибухів снарядів, провідники були місцями выворочены на пристойну довжину.
Досягнення коштували мені зору, стала різко розвиватися далекозорість, явно раніше, ніж це могло відбутися з вікових причин. Але навіть у такому варіанті я ні про що не шкодую.

Схем цих безліч, а досвід накопичується вкрай повільно. Структурованих знань та і немає, напевно, потрібно було вчитися в технаре або інституті на радіоінженера щоб в цьому добре теоретично і практично плавати (у мене університетська освіта). Щоразу стикаючись з, здавалося б, досить примітивною схемою я шукаю статті та досвід таких фахівців, як Ви і мені він дуже потрібний і корисний.

Начебто схема цього блоку складається всього з декількох десятків елементів, але, думаю, Ви знаєте, навіть комбінаторика дає величезну кількість варіантів їх комутації, а кожний елемент має свої фізичні властивості, які ще й можуть плавати і деградувати з часом. Розібрати таку схему, наприклад «на закони Ома і Кірхгофа», дуже непросто. Саме тому при ремонті так важливий практичний досвід, інакше цей блок можна ремонтувати тижні і місяці.

Ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7

Ось і сьогодні у мене раптово здох блоки живлення від ДЛинковского USB Hub DUB-H7 2008гв. Я навіть не сподівався знайти розбір ремонту саме такогор блоку і просто шукав по симптомам, на предмет відсутності напруги на виході при наявності сплесків до 0.5 при кожній спробі вимірювання. Звичайно, побачивши в результатах пошуку розбір ремонту «якогось» длинковского блоку живлення, і ткнув посилання очікуючи побачити щось більш близьке до мого блоку, хоча чудово знаю, що не то що блоки, але і самі пристрої, що часто відрізняються лише ревізіями хардвера, роблять різні компанії далекі від ДЛинка як я від Місяця.

Я дуже уважно читав статтю, аналізуючи напрямки пошуку несправності. Але лише пару раз прочитавши її декілька разів, зробивши аналіз своїй плати, раптово виявив…. що у мене точно такий же блок… 🙂
Насправді блок у мене не точно такий же а майже такий же JTA0302F-E і його номінал 5V 3A замість 2.5 A. Але схема і плата у нього точно такі ж. Відрізняються лише номінали деяких елементів, наприклад, C11 у мене на 10В 330мкФ замість 16В 220мкФ.

Власне, з C11 все і почалося. Він був явно роздутий і я його замінив. Однак ніякого ефекту це не дало. Робив я це ще до пошук інфи, тому почитавши статтю не перевіривши подумав, що «типовий» C6 це і був роздутий кондер. Тому переключив увагу на алгоритм пошуку, який Ви дали в коментах.

Відразу зіткнувся з тим, що у трансу 3 виведення з одного боку і 4 з іншого. Ну не знаю я чому так… Зрозуміло, що там обмоток «більш ніж 2», але навіщо вони потрібні не зрозуміло, соотв не зрозуміло і як їх дзвонити. З дилетантської» точки зору це затики. Продзвонив «що звонилось» і відклав це питання.

Став дивитися далі. Поміряв напругу до і після високовольтного кондера (випоювати не хотілося, так і залишився стереотип не паяти зайвий раз щоб не зіпсувати, плюс це втрати часу), начебто напуга була (тобто, як мінімум, обриву немає), сіл чесати ріпу як перевірити транзистор і стабілізатор, потикав за схемою в надії знайти обрив ланцюга )зникнення напруги після якогось елемента). Транзистори до того багато разів дзвонив, але кожен раз розбираючи логіку за схемою, зльоту не розумію, та й забуваю кожен раз, поки складний мені внутрісхемний аналіз.

Раптом, знову ж раптово, зрозумів, що C6 це не той кондер, який я міняв, а зовсім інший і з іншої сторони плати… На вигляд він був абсолютно нормальний. Але, якщо це «головна типовуха», відразу побіг поїти. Кондер показував 0мкФ… Після заміни все відразу завелося, а у мене була гостра потреба в цьому хабі саме в даний момент, так що Вам низький уклін!

На жаль, а може бути і на щастя, коли ми народжуємося, ми не все знаємо про навколишній світ. Вік живи, вік учись, напевно це правильний підхід, щоб прожити щасливе в плані творчості життя. Але, в якийсь момент ми все ще не знаємо і вчимося. Професіоналу здається, що багато речі очевидні, але це не так для дилетантів. Було б здорово, якщо б у статтях для новачків було на пальцях пояснено як перевірити транзистори та стабілізатори (до слова мають всередині оч добрячу схему, яку Ви привели), як розпізнати обмотки цього типового трансу і які піни проміряти (ще важливо пояснити чому!).

Будь-які теоретичні пізнання легше м швидше сприймаються і закріплюються на практичному досвіді, це вже питання педагогіки. Саме тому варто зупинятися на таких, здавалося б примітивах з вашої точки зору. Більше людей зможе розібратися з вашою статтею, полагодити пристрій і зацікавитися електронікою.

Думки про радиодеталях

Щодо деталей. У мене багатий досвід заміни деталей БО.
Техніки у мене валяється, напевно, тисячі одиниць, оскільки я нею займаюся все життя. Мені її чимало віддають в будь-якому вигляді на запчастини, ще й з смітників тягаю часто дуже цікаві унікальні екземпляри. Так от, я вважаю, що заміна деталей на нові зовсім не завжди виправдана. І особливо, що дивно, це стосується електролітів! Скрізь пишуть, що електроліти сохнуть з роками і їх треба ставити нові з магаза. Це НЕ ТАК!

У мене і у мого друга, який дотримувався загальної точки зору, лежали тисячі цих кондеров «з магаза», в т. ч. від «не самих лівих» виробників. Так от багато хто з них висохли ще до того, як їх перший раз впаяли. А з іншого боку, тільки що я выпаял кондер 25В 47мкФ з плати від телевізора, виробленого 25 років тому, поміряв його і очікувано(!) виявив, що його «залишкова» ємність більш 51мкФ. Прпомерял неск раз. Сумніватися в точності вимірювань у мене причин немає — меріл дорогий Appa-ой, вартістю понад 200долл з офіційним сертифікатом на засоби вимірювання РФ.
Слід додати, що електроліт не «звичайний», а Samxon, що, як пам’ятається, виробництво від Самця.

І це, саме, типова ситуація! Деталі випущені у 80-90-х і навіть на початку 2000х років, найчастіше, набагато краще, тих, що випускають зараз. Тим більше, це стосується того, вибачте китайського лайна, що продають у нас в радіомагазинах. Найкраще, що там можна знайти — це Jamicon. Про японські кондери навіть говорити безглуздо, бо навіть у брендового техніці сьогодні часто підлозі-лівий китай. Причина цього явища — копроэкономика. Виробники збожеволіли і знахабніли в прагненні нав’язувати нескінченні циклічні продажу техніки задовго до того, як вона могла б фізично і морально застаріти.

Програмований знос вноситься на всіх етапах виробництва. Тому кондери і сохнуть. Звичайно ж, впливають і їх нагруженность і температурний режим всередині корпусу. При високій температурі електроліт закипить і його неминуче буде видавлювати назовні тиском, соотв він висохне, навіть якщо не «розкриється хрестом». Але практика є практика — старі електроліти, випущені 20-30 років тому виявляються настільки герметичними, що за такий величезний термін не допускають випаровування електроліту в значних кількостях.

Слід, однак, зауважити, що бувають і винятки. Як-то той самий, мій друг, який мене багато чому навчив, лагодив давню VHS чи Video-8 камеру від топового японського бренду (на пам’ятаю я — соні там була, панас або дживис, не суть важливо). Розібрав, знайшов висохлі електроліти, замінив, зібрав — камера завелася, але показувала ЧБ. Відклав він її, потім знову розібрав, довго шукав проблему, потім знайшов ще висохлі електроліти, замінив, зібрав — без змін. Знову разборал…

І так розбирав він її раз 10, а, хто не знає, разборать зібрати камеру можете забрати 1-2 години бо там дуже складна і компактна механіка. Без складання деякі камери тупо не перевірити — плати не з’єднані. У ОСЦ, напевно, є стенд, але не у «простих людей».

На останньому етапі, помінявши десятки кондеров і витративши десятки годин робочого часу, він, будучи вже добряче зол, замінив ВСІ чи то 100, чи то 200 конденсаторів (там була купа SMD), після чого камера успішно завелася і працює донині. За роботу господар «прислав» 5тр, хоча давня камера не варто і 10% від цієї суми (на Авіто, наприклад), і, їжаку зрозуміло, що десятки годин важкої роботи коштують куди дорожче, просто незручно було господаря вантажити, який чомусь дуже цінував саме цю камеру «пам’ять» і слізно просив полагодити (по знайомству), хоча йому відразу повідомили, що не проблема купити на Авіто за копійки аналогічну. Так що, випадки бувають різні, треба просто перевіряти елементи перед установкою і буде все тип топ».

Напрошується висновок — ставити в навантажені місця електроліти, выпаянные з такої старої техніки, де можна знайти і корейські і японські електроліти, так і просто якісні, брати з великим запасом ємності і напруги, якраз щоб компенсувати навантаження і нагрівання (ще й LowESR), або замінювати взагалі на полімери і прилад стане, по суті, вічним. Причому, варто звернути увагу, що чим старше прилад, де електроліти зберегли свою ємність, тим краще.

Якщо вони за 25 років не висохли, то, напевно, ще довго не висохнуть (якщо, звичайно, їх не зґвалтувати перегрівом, з-за чого вони видавлять електроліт в силу тиску або лопнуть з безпеки). Слід додати, що й інші елементи, які я выпаиваю з давньої техніки суцільно мають номінальні або кращі характеристики. Я вже багато років кондери не купую. Компонентним ремонтом займаюся не кожен день, і мені запасів дохлих плат вистачає з надлишком.

Смітники повняться «новими» розбитими бомжами на мідь, CRT-шными телеками, які нині «не в моді». Мало того, повторних ремонтів з тієї ж причини — висихання кондеров знову — ще не робив.

Update 23.10.2018 р.

Спасибі, друзі. Дуже радий, що моя стаття вам сподобалася. Спасибі Денису, що визнав мою працю гідним уваги і виділення в окремий матеріал. Взагалі, тут дуже затишна атмосфера, позбавлена якийсь «нездорової конкуренції», суперництво за увагу публіки, що сильно заважає на багатьох великих і дуже хороших форумах. Любов, знання і співробітництво роблять людей сильними, дозволяють творити, долати труднощі і підкорювати вершини.

Стаття викликала відгук, інтерес. Колеги правильно підняли різні аспекти порушених проблем. Постараюся якось прокоментувати…

maxkorg підняв питання про звільнення характеристики ESR

по мірі старіння чи зносу електроліту.

Знаєте, я про це навіть не думав, не знав, що вона може піти. Може читав десь, але не пам’ятаю… Як-то мав на увазі, що якщо електроліт зберіг ємність, значить з його фізикою все в порядку, електроліту досить і інші характеристики, в т. ч. ESR не деградували теж. Я скільки разів перепаивал старі кондери, показали номінальну ємність або близьку до неї, жодних проблем не спостерігав. Але у мене не так багато подібної роботи. Я далеко не кожен день лагоджу «хардвер». Все більше за компом, а вистачає і чисто механічних робіт. Може бути у когось є багатий досвід і якісь досить достовірні висновки, підкріплені практикою?

Що стосується спрощення схем, відмови від захисних механізмів, це давно придбала всеосяжний характер. Виробники «змором» призвичаїли споживачів до одноразовості продукції, а скорочення захисних механізмів дає економію сировини і комплектуючих, забезпечуючи постійний попит на нову продукцію за «будь-яких причин». Боюся, захисні ланцюга вже давно взагалі б прибрали з техніки, якби не відповідальність за пожежну безпеку і шкоди здоров’ю споживача. Питання про переробці продукції з заводу не те, що назріло, а перезріло. Гарантія це міф. Її вартість становить не більше 1-5% вартості виробу, а труднощі реалізації права (скрізь обман і відфутболювання), взагалі зводять такі «страхові» переваги до нуля.

Я не користуюся гарантією. За 20 років скористався лише 2 рази, оскільки дефект виник негайно після покупки, а заміна здійснювалася швидко і безперешкодно, причому, мені навіть спеціально їхати не довелося вдруге, бо я був готовий придбати новий виріб на заміну без звернення до гарантію, причому так би і поступив на місці, якби не ініціативне пропозицію магазину видати новий виріб негайно замість бракованого.

Якщо гарантії не буде зовсім мені це було б абсолютно все одно. Я жив у такому світі в 80-е і 90-е. Вся імпортна техніка коштувала ціле стан і ніяких гарантій не надавалася, іноді, крім особистих поручительств. І, знаєте, ніхто не помер. Я і сам такі давав поруки, коли торгував дорогою технікою і виконував свої зобов’язання без питань і за свій рахунок, і теж «не помер», оскільки все робив гранично якісно, а косяків було мізер. Щастя, при цьому, було куди більше, збитків мінімум і навіть «трава зеленіша», оскільки нерви ніхто не тріпав, а до справи ставилися шанобливо. 😉 Мені не проблема взяти на себе ризики і піти від безплідних суперечок і втрати часу, всього халтурного ремонту і т. д. Можливо, слід застосовувати гарантію лише до особливо дорогим товарів, вартістю, ну скажімо, мінімум сотні доларів, але тоді виділити на її вартість помітно більший відсоток і зобов’язати постачальника нести витрати з вивезення-доставки важких предметів, перемонтажу і т. д., так само як і ризики ненавмисного пошкодження (міцність адже теж залежить від виробника). Тобто зробити щось на зразок обов’язкового страхування, від якого можна відмовитись письмово в повному обсязі (з поверненням вартості страхування), якщо бажаєш взяти всі ризики на себе.

Тільки не треба плутати гарантію і громадянську відповідальність. Якщо особа завдала шкоди, у т. ч. шляхом продажу несправного товару (якщо такий його стан не було обумовлено), воно має нести відповідальність і за «недогляд» і, тим більше, за умисний обман (причому останнє є кримінально караним діянням — шахрайством).

XomkaMSI розвинув тему ESR…

Навіщо взагалі потрібні конденсатори з LowESR. Мені один пояснював і потім я ще читав… Що ж ховається за індуктивністю і коливальними контурами, малозрозумілими дилетантам…?

Саме цифрова техніка створила високу потребу в таких конденсаторах, з «наднизьким еквівалентним послідовним опором» і широке їх застосування. Справа в тому, що цифрова техніка працює з фізичними стробами, кодирующими одиниці і нулі. Якщо подивитися графік напруги цифровий лінії передачі даних на осцилографі, графік виглядає як прямокутні сплески і падіння до дискретних, тобто точних, рівнів напруги через кратні проміжки часу. Тобто йде лінія внизу, відповідно 2 В на протязі 1/n частки секунди, потім різко, майже миттєво, напруга підскакує до 5 В і йде лінія по верху теж певний проміжок часу, кратною частоті дискретизації, тобто часу відведеного для передачі однієї одиниці інформації — біта (ну, або декількох підряд). Тут рівень 2 відповідає 0, рівень 5 — відповідає 1. Графік з такими «квадратними сплесками і падіннями» називається строби. Якщо протягом 1 або більше періодів напруга буде 2, значить передається 1 або більше «нулів». Якщо 5 — «одиниць». Як тільки напруга «стрибає» або падає відбувається зміна 0 на 1 або 1 на 0. Трохи спрощено, зате зрозуміло. При передачі є ще різні методи синхронізації, контролю помилок і т. д., але їх привнесення сюди тільки все ускладнить. Рівні напруги теж можуть бути різними, це т. зв. 12-й, 5-й, 3.3-х, 2.5-і, 1.8-і-вольтова логіка або ще більш низьковольтна, як у сучасних процесорах, бо менший діапазон «стрибки» напруги дозволяє швидше їх здійснювати (соотв зростає швидкість роботи), але ускладнює конструкцію, бо важче домогтися точності при малих коливаннях». Рівні, що кодують «нулі» і «одиниці» змінюються, але суть залишається.

Для точного виявлення і декодування сигналу задаються межі напруги, які повинні інтерпретуватися як 0 або 1. Наприклад, від 1 до 2 — це «нуль», а від 4 до 5 — «одиниця». Від 2 до 4 — захисний інтервал, невизначеність. Всі значення умовні, за точними «ідіть» в специфікації.

Тому ми і бачимо строби на графіку…
Тепер, думаю, зрозуміло, що стабільність напруги в цифрових ланцюгах має першорядну важливість. Від цього залежить правильне декодування сигналу, а не стабільна напруга веде до втрати даних, розсинхронізації і малопередбачуваних збоїв. Якщо ми передавали «нуль» 2 В і наклався стрибок напруги живлення в 2 В, то напруга швидко виросте до 4 В, що приймач може розпізнати як «одиницю». І, навпаки, передавали 4 В, харчування «просіла», залишилося 2 В — приймач побачить «нуль», хоча передавали «одиницю».

Якщо загубився один біт і передбачена синхронізація, перевірка на помилки передачі, то можна поправити справу повторною передачею, як, наприклад, на «всяких» COM-порти або USB, з їх «проводи», «роз’ємами» і «іншими наведеннями», то на високошвидкісних шин пам’яті, зазвичай, немає ніякої перевірки, корекції (див. «особливі» модулі пам’яті з ECC для серверів тощо), там все має працювати «як годинник», і воно працює, роками, поки всі справно…

Одночасно з розвитком цифрових технологій широке поширення одержали так звані імпульсні блоки живлення. У будь-якому компі, так і іншої цифрової техніки, сьогодні стоїть саме такий блок живлення. Виключення, хіба що, для аудіофілів. «Теплий ламповий звук» не терпить компромісів, він стоїть «Грошей» і економити «не пристойно»… Ні на ціну сировини і комплектуючих, ні на вазі й розмірі… Тому замість розвитку духовності та емоційних переживань, пов’язаних з музичними творами, там більше обговорюють технічні деталі, але більше всього ціни тієї чи іншої «спецтехніки», які створюють основну цінність для більшості учасників, незважаючи на деякі видатні технічні вишукування.

Причина проста і прозаїчна. Конструкція імпульсного блоку живлення дозволяє замінити важкий і громіздкий, дорогою у виготовленні (бо йде багато сировини, особливо дорогий міді) «класичний» понижуючий трансформатор, з випрямлячем і стабілізатором напруги, маленький, теж з випрямлячем, стабілізатором напруги і т. н. ШІМ контролером, схемою, виконує т. н. широтно-імпульсну модуляцію харчування. Якщо «класичний» трансформатор, добре знайомий з курсу фізики у школі, видає стабільну напругу на виході, залежне тільки від напруги на вході, то імпульсний блок живлення видає послідовність високочастотних імпульсів, коли напруга стрибає від нуля (або майже від нуля до номінального. Потужність трансформаторного БЖ залежить тільки від розміру трансформатора, який відповідає товщині проводу при заданій кількості витків, відповідної його загальної маси і здатності розподіляти виділяється тепло в навколишнє середовище. Якщо через дріт потече надто великий струм, то провід не встигне розсіяти тепло в тіло трансформатора, звідти в навколишнє середовище, відбудеться перегрів проводу, він розплавиться, ланцюг розірветься і трансформатор перестане працювати. Тому трансформатор роблять достатньо великим і з досить товстим перерізом проводу, здатним передавати великий струм там, де він потрібен.

Імпульсний БЖ дозволяє сильно зменшити розмір трансформатора. Я не вдавався в теорію, фізику явища, чому це дозволяє передати більше енергії, але маленький, значно менший трансформатор витримує таку ж навантаження, як і набагато більший при постійній напрузі.

Струм в обох тече в одну сторону, тобто, по суті, він постійний в сенсі напрями своєї течії.
Контролер ШІМ в імпульсному БП дозволяє регулювати кількість переданої енергії. Графік виходу струму з ШІМ-контролера нагадує строби в цифрових лініях передачі інформації. Для передачі енергії контролер ШІМ піднімає напругу до номінального і підтримує його певну кількість часу. Потім напруга падає і залишається низьким певну кількість часу. Далі цикл повторюється. Якщо потрібно передати більше енергії, високий (номінальний) рівень напруги підтримується більшу кількість часу, а низький — менше. Тобто ширина імпульсу (сплеску напруги) збільшується. Звідси і назва. Думаю, їжаку зрозуміло, що якщо довше передавати енергію і коротше не передавати, то в цілому передати вдасться більше. І навпаки. В середньому, кількість енергії буде стабільно і відповідати споживання корисного навантаження (з урахуванням обмежуючих ланцюгів).

Іншими словами, ШІМ регулює передачу енергії не зміною струму або напруги, а часом передачі, що незвично для непідготовленого читача, інтуїтивно орієнтується на методи зі шкільного курсу… Сподіваюся, моє пояснення допоможе усвідомити суть такого, «незвичайного» методу і відкласти її у вашу скарбничку знань про світ».

Від електрики нам потрібні не напруга і не сила струму, що являють собою технічні категорії. Людині потрібна і корисна енергія, яку він бажає використовувати у своїх корисливих цілях» 🙂 , а як її передати «куди слід» — технічне питання. Вас навряд чи цікавить, який гниллю живляться гриби «після дощику в четвер», але ви зобов’язані розбиратися в грибах, щоб нагодувати свою сім’ю смачною їжею і не потруїти отруйної гидотою. Саме тому ви почитаєте книжку і проясніть в якому місці гриби збирати не варто. Просто так читати — теж цікаво, не варто цього уникати, просиджуючи штани біля телевізора за переглядом «порноновостей» зі світу «моди» або «гаджетів», але почитати по справі — ще й безпосередньо корисно.

Регулювати струм або напруга простіше, як і вчать у школі, але метод з ШІМ вигідніше, як зазначено вище, пристрій виходить компактніше і зручніше… Для людини. Все що ми робимо — для людини і без людини втрачає сенс, але і людина повинна думати і робити якісно (у т. ч. навіть вміти користуватися), щоб техніка слугувала йому вірою-правдою і не створювала проблем.

Однак, така технологія несе не тільки користь, але і вторинні складності. Імпульси, які створює ШІМ-контролер, створюють велику кількість «перешкод» у живляться блоком ланцюгах. У класичному трансформаторі напруга теж «бовтається», але не з його вини», а тому, що на вході у нього «синусоїда» напруги від мережі змінного струму, лише з інвертованими випрямлячем — діодним мостом, напівперіодами — тобто, замість синусоїди від «глибокого мінуса» до «високого ” плюс», властивої змінної мережі на вході, приходить черга «полусинусоид», в якій напруга плаває не від — до + «, а від 0 до +380 В з частотою 50 Гц (в Америці, соотв, до близько 200 В і 60 Гц), що і дає «діюче», еквівалентна напруга 220 В постійного струму» (в Америці, відповідно 110 В). Якщо стабілізований блок, стабілізатор напруги на виході згладжує коливання і вирівнює напруга на рівні стабілізації. Я не дуже добре знайомий з конструкціями подібних схем. Зараз є готові мікросхеми. Дав на вході «що Бог на душу покладе», а на виході… красотааа…

Напевно якість стабілізації залежить від якості схеми, але якась частина коливань, а, стало бути, і перешкод, повинна проникати через стабілізатор, якщо він не фатально складний. На цій ділянці ставляться конденсатори, що допомагають згладити коливання напруги. Коли напруга підвищується, конденсатор заряджається, коли падає — розряджається на вихід, підтримуючи стабільну напругу в розрахованої ланцюга.

Імпульсний БЖ, на низькочастотні коливання живлячої мережі, накладаються куди більш високочастотні коливання ШІМ. Тепер можна собі уявити яка чехарда буде творитися на виході такого БЖ. На коливання мережі живлення (десятки Гц) накладаються коливання ШІМ (десятки/сотні кГц) і коливання в цифрових лініях передачі даних (від десятків кГц до ГГц). Природно, це легко викличе перешкоди, спотворення сигналів, рассинхронизацию і помилки передачі даних.

Тому, для гасіння перешкод, всі лінії живлення, як всередині БП, так і всередині схеми споживача пропускають через досить ємні конденсатори. На кожному «вузькому місці» виробляється фільтрація. Тільки от, якщо з низькочастотними шумами впорається «звичайний» електроліт, то при високій частоті коливань напруги він просто не встигає заряджати і розряджатися. При цьому перешкода, тобто коливання, проходять на вихід конденсатора і потрапляють в цифрові лінії передачі даних. На Лурке це називається FAIL. 🙂

Якщо аналогові схеми ще якось терпимі до цього, «тріщить але працює», то спотворення цифрових даних легко може повісити всю систему. Наприклад, якщо в лінії виводу на дисплей, став збоченим один випадковий біт і одна точка змінила колір з синього на червоний… Хрін з ним, переживемо як небудь, але «червоний — колір небезпеки». 😉 В інший передачу передавали адресу даних, він став збоченим і замість «Камчатської вулиці» посилка пішла на «Камчатку»… Крихітна помилка одного біта викликала глобальні наслідки. Ремонт пристрою з такими плаваючими спотвореннями іноді може тривати довше, ніж Пошта Росії відвезе посилку на Камчатку і поверне назад, на Камчатську вулицю і закінчитися…. Нічим… Покупкою нового пристрою.

Знайти одну помилкову передачу серед трильйонів коректних, м’яко кажучи, дуже не просто… Змусити помилку проявлятися знову на стенді» (якщо такий існує) теж не просто, якщо й можливо, бо треба, як мінімум, припускати, де вона могла закрастися, мати туди доступ і відповідний інструмент» (обладнання) і зміркувати як спровокувати збій.

Чим більше спотворень на шинах даних, тим швидше підуть глюки і пристрій може взагалі не стартувати, оскільки для його приведення у робочий стан часто необхідно виконати первинну програмну ініціалізацію, але навіть її завершити не вдалося. Однак, що виглядає курйозно, в цьому випадку, шукати проблему нерідко легше, ніж коли вона трапляється раз в тиждень.

З цього випливає, що фільтрація перешкод в цифрових лініях — архіважливе завдання, як сказав би Володимир Ілліч. Впоратися з високочастотними шумами і покликані конденсатори LowESR. Швидкість перемикання із заряду на розряд і назад набагато вище, ніж у «звичайних». Тому вони встигають згладити такі перешкоди. У ланцюгах цифрових схем (як я розумію) це — їх єдина задача. Тому, за словами багатьох електронників, характеристика ESR набагато важливіше залишкової ємності конденсатора, який, як я розумію, має великий запас по відношенню очікуваним перешкод, але не до граничних навантажень по струму, які нерідко перевищуються, тобто не з енергетичної навантаженості, яка нерідко призводить до нагрівання і висиханню, а по відношенню до здатності фільтрувати, ті самі, «дрібні» високочастотні перешкоди. Тому вони успішно ставлять навіть електроліти із зменшеною ємністю, особливо полімерні, але з хорошою ESR характеристикою, і все працює, адже основне завдання такого електроліту, не «живити якусь ланцюг ємністю» (не второпаю як ще висловитися), а швидко встигати згладити дрібні «вібрації». З цієї ж причини, як я розумію, пристрій нерідко нормально працює навіть коли там частина електролітів, критично важливим лініях, майже висохла. Причому, буває, починаєш міняти, а частина вже давно втратила ємність, але все прекрасно працювало, поки якийсь з них її взагалі її не втратив, або не згорів, пішов в обрив або КЗ. А адже в цифрових лініях, як я писав вище, все досить «бінарно», або пан або пропав. Трохи тільки підуть спотворення — всі відразу «глюкне».

Якщо хочеться високої надійності після заміни електролітів у таких цифрових ланцюгах, всі грамотні фахівці рекомендують міняти їх на полімерні, навіть з втратою ємності в півтора-два рази. Практика показує, що після цього техніка працює роками і проблем в цій частині більше не спостерігається.

А ось в блоці живлення зменшеною ємності електроліту може не вистачити, бо вони там часто стоять на ланцюгах, згладжуючих низькочастотні коливання, що мають велику амплітуду і період. При малій ємності, її просто може не вистачити для проходження періоду «полусинусоиды». При наростанні напруги конденсатор виявиться повністю зарядженим ще до проходження піку напруги, а пізніше не зможе віддати досить заряду для проходження «нуля». Залежить це від сили струму, що протікає через ланцюг, яка обмежена пропускною здатністю схеми блоку. Як я розумію, заряджений електроліт продовжує пропускати струм, одночасно забираючи його на вході і віддаючи на виході, але згладити зростання напруги вже не може, не може забрати більше, ніж віддає, і воно підвищується на виході. Одночасно, в момент розряду не вдасться підтримувати стабільну напругу на виході, оскільки заряд вичерпається швидше, ніж буде пройдено інтервал його падіння на вході і напруга на виході просяде на якийсь час.

У підсумку, напруга буде плавати на виході, що тягне нездатність блоку якісно стабілізувати напругу. При цьому, цілком можливо, що фільтрувати високочастотні коливання схеми ШІМ він встигне…, якщо він стоїть на вторинному ринку, за ШИМом, і у нього буде низький ESR.
Наслідки можуть бути різні. Якісь коливання погасять конденсатори у вторинних колах, в міру своїх характеристик, але якщо «все не впораються», прилад перестане працювати. Швидше за все, на практиці, низкоемкий кондер почне перегріватися і незабаром вийде з ладу, якщо його характеристика не дозволить витримувати струм конкретного споживача. Струмообмежуючі схеми БЖ, розраховані на більш «великий» кондер не стануть обмежувати струм до досягнення порогу, є для «того кондера», вже завищеними.

З практики відомо, що електроліт, який працює на межі, тим більше, за межами свого номіналу починає грітися, а значить зросте тиск всередині електроліту і він буде прагнути знайти вихід назовні, де тиск менший, просочуватися через зчленування корпусу конденсатора і випаровуватися. Якщо тиск сильно зросте, а витік через шви корпусу буде занадто повільною, корпус може не витримати і конденсатор вздуется, потім вибухне, для чого і зроблений підріз кришки хрестом, щоб хрест лопнув «безпеки», енергія пішла вгору і інші пошкодження навколо конденсатора звелися до нуля.

Конденсатор, що втратив електроліту більше, ніж його закладено в запас, почне втрачати ємність і, як я думаю, знизить межа пропускання по струму, бо всередині електроліт переносить заряд і, якщо його мало, він не зможе це робити досить швидко. Все це веде до вторинного посилення нагрівання, прискоренню деградації, а в кінці, процес може набути лавиноподібного характеру, що і призведе до остаточного відмови в роботі (обрив, КЗ, вибух).
Слід зауважити, що іноді схема продовжує працювати, навіть якщо якийсь електроліт вийшов з ладу повністю, наприклад вибухнув. Інші електроліти беруть на себе частину навантаження, або перешкоди йдуть до споживача, але його власні фільтруючі схеми справляються з ними. Зайве, мабуть, говорити, що ці схеми потраплять під підвищені навантаження і навряд чи довго протягнуть» після цього.

Зрозуміло, що конденсатор, що має гелевидний електроліт менш схильний до висихання. Тверді речовини, в т. ч. «напіврідкі», гелевидні, набагато складніше видавити через щілини корпусу, ніж рідкі і вони випаровуються дуже повільно. Це загальне правило відоме в побуті. Тому конденсатори з гелеподібні електролітом куди надійніше і легше витримують високі навантаження, дуже повільно деградують. Але от біда, вони значно дорожче і знайти такі ємністю понад 820 Мкф дуже складно.

Є і інші, в т. ч. твердотілі конденсатори, але їх ємнісні, частотні або інші характеристики роблять їх непридатними для багатьох застосувань. Наприклад з середини 2000х в комп’ютерній техніці з’явилися твердотільні танталові конденсатори. Все б добре, та високочастотні перешкоди вони відмінно фільтрують, вважаються «вічними», але… Їх максимальні ємності не перевищують десятків Мкф, причому вони мають досить великий розмір навіть при такій ємності. Крім того, вони дуже дороги, тому їх ставлять лише у найбільш важливі ланцюга живлення CPU.
Вам не вдасться замінити електроліт на мат платі або в БП на такий, хіба що, вішати купу в паралель як гроно винограду… Замість одного маленького електроліту… 😉

Узагальнимо… Ємність конденсатора, необхідного на заміну «сдохшему» потрібна така, щоб її було достатньо для даної ланцюга. Якщо її буде більше, то це нічого не змінить, крім того, що конденсатор буде працювати не на межі своїх можливостей і менше грітися і деградувати з часом. Тому, щоб не перераховувати всю складну ланцюг, ставимо номінал як з заводу або більше.

Якщо ж перевищується характеристика конденсатора за межі напруги в ланцюзі, то можливий пробій між обкладками і КоЗа, тобто струм потече прямо на вихід, минаючи електроліт, а не буде заряджати конденсатор, що автоматично призведе до прямого проходження всіх коливань з входу на вихід, а значить, весь сенс такого конденсатора втрачається. Конденсатори встановлюють з пристойним запасом по напрузі. Знову ж таки, значення має достатність, а не «число на корпусі». При заміні можна ставити номінал з заводу або моделі з більш високим граничним напруженням. Якщо через конденсатор «16» буде текти струм з межею напруги в 5-6, «нікому погано не буде»… Конденастор його витримає, «не гірше і не краще», ніж 16 в, а от 25 може і не витримати і станеться пробій між обкладками. Поки пробій не трапляється, всім пофіг, що там написано на корпусі! Якщо достовірно відомо, що напруга в ланцюзі не досягає якихось меж, можна сміливо ставити конденсатор на менший межа напруги, ніж був з заводу, як у випадку з блоками D-Link, що стали предметом обговорення статті вище. Там у більш потужному блоці варто кондер на 10 в, але у нього більше ємність, ніж у кондера з менш потужного блоку, який на 16 ст. У тому випадку важлива достатня ємність, тоді як напруга не досягає ні 10, ні 16 ст. Блок на 5 в, ну плюс коливання…

Напрошується висновок завжди ставити на заміну електроліти більшої ємності і з високим «номіналом-межею», напруги. Можна так робити і це навіть добре, але от… Фізика заважає, точніше механіка… Не лізуть великі у багатьох випадках, місця не вистачає. Конденсатор на велику ємність має велику площа обкладок. Конденсатор на більш високу напругу має більший зазор між обкладками, щоб уникнути пробою (див. шкільний курс, тему «дуговий розряд»). Все це веде до збільшення розміру елемента. Більш великий елемент ще і швидше віддає тепло в навколишнє середовище, а значить менше гріється, але… Не лЭзЭ… Не все котові масляна. Дивитися треба не тільки на «розмір», більш якісний виріб здатне забезпечити надійну і тривалу роботу при компактних розмірах і номінальних характеристик. Де такі знайти у великих кількостях і задарма я писав у попередній статті.

З приводу Jamicon-а і інших виробників.
Відразу обмовлюся, що Jamicon, це тайваньський бренд, хороші конденсатори, як наприклад, і кулери. Вони довго працюють, я не пригадую випадків їх швидкої смерті після заміни, але, тим не менш, міняв я їх не рідко.

Теж саме стосується і вентиляторів (fan-ів). Чіп-і-діп досить широко ними торгує, представлена чи не вся номенклатура, але коштують вони там дуже дорого, при тому, що десятиліття не пропрацюють. На противагу, в комп’ютерних магазинах вони майже не представлені, хоча могли б скласти конкуренцію всьому «китаю», маючи адекватну ціну, а не «як у Чіп-і-дипе». Єдине, що можна знайти з дійсно брендових вентиляторів, відмінної якості — фени PanaFlo (Panasonic, Ball) і Sony SF (FDB) китайського виготовлення (японські, пізніше китайські PanaFlo, Sony, Sanyo-Denki, Nidec можуть, бувало, перебувати у відмінному стані через 20 років) під личиною ДЕЯКИХ моделей Sythe, тільки 80, 92 та 120мм (ок 20 дол в роздріб). Випадково можна виявити продукцію зазначених брендів, а також тайванські (частіше китайського виготовлення) Jamicon, Delta, LiteOn, Everflow (значно поступаються в якості, але з «китаєм» не порівняти в 90% випадків) у магазинах, що торгують комплектуючими для серверів (напр ServerTorg), в комплекті виробів для охолодження (ціни від «даром» до «небес», фани виявляються на фото), або тільки витягати з брендових серверів, компів (брендові компи і боксові кулера, що мають напівгерметичні підшипники, старі видяхи) або іншої техніки (все задарма або за копійки). Замовити нові брендові кулера практично неможливо (треб замовлення на десятки тис штук).

Все теж саме і з кандьорами, потрібні колосальні партії, щоб з вами почали розмову в Самсунг, тим більше, в Японії. І теж саме і з акумуляторами. Те, що продають в китайських, більшою частиною в американських магазинах у тих виконанні — підробки. Про рітейл і говорити нема чого, там підробки 100%. Велика компанія ще може замовити щось на найбільших заводах, але навіть китайський складальник телефонів, наприклад, не може собі дозволити поставити «кастомный дисплей». Як тільки виробництво якоїсь моделі припинять по зменшенню попиту, його «пошлють» з його 10 або навіть 100 тис штук… Наші разраб про це писали. Уявіть собі безглуздість положення «Чіп-і-дипа», намагається замовити навіть за 10тис конденсаторів 50 видів. Конденсатор не дисплей, його вартість в десятки і сотні разів менше… В пакеті за 1000 шт раніше можна було взяти за 3руб і це оооч дорого… Тому, навіть в Чіп-і-дипе, хоча це найбільший рітейлер в Росії, ніколи не буде японських кондеров. Їх, напевно, потрібно замовляти мільйони, незважаючи на те, що вони типові. Можливо великі китайські дистриьютеры могли б допомогти з великим оптом, розподілити його по більш дрібним компаніям, але, мабуть, попит занадто малий. Виробники масової техніки хочуть дешевше і «щоб ламалося». Їм не потрібні «вічні кондери», а ремонтники стільки не куплять.

Я не в усьому професійно добре розбираюся. Соррі за АшиПки і оЧеПЯтки, якщо що. Сподіваюся більш грамотні фахівці підправлять огріхи.
Всім удачі і цікавих проектів!

Від Майстра Пайки

На зв’язку Денис — автор блогу Майстер Пайки.
Сергій, дякую за Вашу Працю в коментарях на моєму блозі. Ваші побажання щодо діагностики компонентів я звичайно врахую при написанні нових статей.
Ваш коментар в якості окремої статті про ремонт БП USB Hub D-link DUB-H7 і думки про радиодеталях — це буде корисно іншим ремонтникам і звичайним людям. У Вас добре сформульовані думки з приводу конденсаторів і діагностування на системному рівні.

З повагою, Майстер Пайки.