Niezwykła reakcja chemiczna na PCB (obwód SMPS)

26

Mam PCB z obwodem smps na nim 220 V do 5 V (za pomocą Viper22a). Oto schemat:

Schematy

A oto układ planszy:

PCB

W obszarze żółtego koła widzę jakieś białe osadzenie na kilku płytkach drukowanych (dolna warstwa). Zobacz zdjęcia poniżej:

1

2)

Po zeskrobaniu zabiera ze sobą maskę lutowniczą. Osadzanie rozpoczyna się na obu pomocniczych kołkach uzwojenia i rozciąga się na diodę (dolna warstwa). Pozostały obszar wydaje się niezmieniony. Jaki może być tego powód i jak tego uniknąć?

Myślę, że zachodzi jakaś reakcja chemiczna prawdopodobnie z powodu tanich materiałów użytych podczas produkcji lub może z powodu niewłaściwego czyszczenia topnika lutowniczego po lutowaniu. Ale znowu uzwojenie pierwotne powinno mieć wyższe napięcie, a zatem lepsze miejsce dla takich reakcji chemicznych.

Nie widzę wzrostu temperatury w tym obszarze. W dotyku jest zimno.

Aktualizacje: Miałem wrażenie, że jest to jakaś reakcja chemiczna. Natychmiast sprawdziłem miejsce, w którym umieściłem PCB i znalazłem:

c1

c2

Umieściłem płytkę drukowaną bez zasilania na marmurze, myśląc, że jest izolacyjna. Wydaje się, że ślady kwasu z zainicjowanego przez strumień rozpadu jonowego najpierw w marmurze, a następnie prąd stały przyspieszył reakcję jeszcze bardziej. Wydaje się, że biały depozyt zdeponował wapń. Jak widać na marmurowym obrazie, wydaje się skorodowany. Po dotyku wydaje się szorstki, jakby ktoś upuścił na niego kroplę kwasu.

Whiskyjack
źródło
@Nedd - D6 jest częścią obwodu cęgów RCD. Ta część jest w porządku. Biała resztkowa formacja znajduje się między stykiem A1, A2 i diodą D4. A1 i A2 to pomocnicze styki uzwojenia transformatora. Nie ma niczego w rodzaju zwarcia lub parowania.
Whiskyjack 20.04.16
Wygląda na to, że ślad został zrzucony bezpośrednio z planszy. Tak więc biała pozostałość może być materiałem PCB, który jest odparowywany z powodu wyładowania łukowego pod wysokim napięciem. Na schemacie D6 wydaje się być diodą zabezpieczającą przed cofnięciem, ale szeregowy rezystor wygląda na 100k, czy to prawda? Jeśli tak, wydaje się to o wiele za wysokie. Więc jeśli jest to wartość rezystora, która może powodować iskrzenie pod wysokim napięciem.
Nedd,
Ale jaka jest rzeczywista wartość R33? Jeśli istnieje jakaś forma ciągłego wyładowania łukowego na powierzchni PCB (lub wewnętrznie), może to spowodować powstanie białej pozostałości i ostatecznie doprowadzić do katastrofalnego zwarcia. (Części „RCD” mogą być w porządku, ale czy działają poprawnie? Jeśli występuje wysokie napięcie, chce po prostu wrócić do lokalnej masy).
Nedd
R33 = 100 tys. Wygląda na to, że ten problem był spowodowany marmurem, na którym trzymano moduł. Prawdopodobnie ślady kwasu z topnika zapoczątkowały jakąś reakcję w marmurze i jony te osadzały się z powodu prądu stałego na tych pinach. Publikowanie zdjęć.
Whiskeyjack,
Nie przypuszczałbym, że przy nowoczesnym montażu PCB zastosowany zostanie strumień kwasu (choć nie powiedziałeś, kto to zrobił). Jeśli na deskach lub na marmurowej powierzchni znajdowała się nadmiar wilgoci, może to mieć szansę spowodować to, co widzisz. Innym problemem może być to, co było pierwsze, łuk na płycie lub potencjalne zanieczyszczenie marmurową powierzchnią. W odniesieniu do rezystora 100k: Czy zmontowałeś te płyty, czy były one wstępnie zmontowane? Sądzę, że rezystor R33 będzie bardziej zbliżony do wartości 100 omów. Ale jeśli jesteś zadowolony z pomysłu na marmurową powierzchnię, powodzenia.
Nedd,

Odpowiedzi:

33

Ma to całkiem proste rozwiązanie: nie ustawiaj przełączania napięcia 300 V przy częstotliwości 60 kHz bezpośrednio na marmurze. W rzeczywistości powinieneś założyć, że prawie wszystko jest niebezpieczne, aby włączyć 300 V przy 60 KHz.

Marmur jest skałą metamorficzną, zbudowaną z różnych ziaren różnych skał, z małymi pęknięciami, które wypełnią się wilgocią, do której jony przewodzące (wapń to bezpieczny zakład) przenikają z otaczających minerałów. Może wydawać się suchy, ale chyba że ostatnio upiekłeś całą płytę w piekarniku przez kilka dni lub dłużej, prawdopodobnie jest duża ilość wilgoci, która przedostała się tylko z wilgoci otoczenia.

Zanim wszyscy zaczną mierzyć swoje blaty za pomocą omomierza, rezystancja nie jest tutaj istotna. Przewodzące szczeliny między bryłkami różnych minerałów. Minerały o współczynnikach dielektrycznych. Brzmi jak coś znajomego?

Może kondensator? Dwie płyty przewodzące oddzielone dielektrykiem ... wapniem elektrolitycznym wapnia w pęknięciach oddzielonych dielektrykiem.

Ciekawą właściwością wielu minerałów jest to, że poddane działaniu zmiennego pola elektrycznego ich stałe dielektryczne rosną dość gwałtownie wraz z częstotliwością. Nie potrzebujesz ścieżki galwanicznej o niskiej rezystancji, aby przewodzić prąd przemienny. Może przechodzić przez dielektryk poprzez polaryzację i depolaryzację dipoli elektrycznych w materiale. Krótko mówiąc, kondensatory przekazują prąd przemienny, a im większa pojemność, tym więcej przechodzą. Wyższe stałe dielektryczne oznaczają większą pojemność.

Właśnie dlatego marmur przewodzi prąd przemienny o wysokiej częstotliwości lub dowolną zmienną formę fali przełączającej.Dokładnie jak ten, który można zobaczyć na dwóch pinach z „osadzeniem”.

W większości przypadków to nie ma znaczenia. I może być bardzo przydatny do pomiaru odkształcenia i innych efektów marmuru, chociaż efekt ten występuje również w innych rodzajach skał. Istnieje całe pole zwane spektroskopią dielektryczną które próbuje wnioskować różne rzeczy na temat kawałka materiału, patrząc na to, jak jego impedancja zmienia się w zależności od częstotliwości. Marmur idzie tylko w jedną stronę: w dół (z rosnącą częstotliwością).

Jednak 300 V z recytowanej linii 220 V przełączanej przy 60 KHz nie jest wcale trywialnością. Wiele minerałów i ceramiki (innym przykładem jest ferryt MnZn) staje się coraz bardziej przewodzący podczas ogrzewania, często w sposób wykładniczy. Wysłałem kilka wzmacniaczy przez rdzeń ferrytowy o napięciu mniejszym niż 30 V, po prostu trzeba go odpowiednio nagrzać. Cóż, zanim się roztrzaskał / półsodłodował. W połączeniu z ogólnie okropnym przewodnictwem cieplnym postawiłbym sobie sprawę, że masz dość poważne zlokalizowane ogrzewanie marmurowego stołu za pomocą tych dwóch szpilek.

Jeśli chodzi o osadzanie, biorąc pod uwagę jony i alkaliczny charakter złóż w marmurze, prawdopodobnie dzieje się coś małego elektrochemicznego. Przepuszczasz prąd przez dziwne rzeczy i rozgrzewasz je, potencjalnie mogą się dziać różne shenanigany. Ale z pewnością jest napędzany prądem, nie ma problemów z resztkami topnika ani nic z tego nie wynikającego. Jest to przypadek umieszczenia 300 V SMPS na rzeczach, których nie powinieneś, to wszystko.

Dobra wiadomość jest taka, że ​​jest specyficzna dla testowanej płytki, nie martwiłbym się żadnymi problemami z produkcją. To był bardzo konkretny przykład „OOPS!”.

metakollina
źródło
3
Cieszę się, że mój proces myślowy był prawidłowy. Byłby to koszmar, jeśli był to problem związany z produkcją lub, co ważniejsze, projektowaniem obwodów (było bardzo mało prawdopodobne, ale tak - prawo Murphy'ego). Wielkie dzięki metacollin za tę cudowną odpowiedź. Opuściłem obwód WŁĄCZONY na marmurze przez 3 dni z rzędu. To był rodzaj testu warunków skrajnych.
Whiskeyjack,
Niesamowita odpowiedź, a ja głosowałbym za pytaniem tylko po to, aby uzyskać odpowiedź bliżej szczytu. Niestety, głosowałem już nad tym pytaniem w innym celu. Założę się, że większość inżynierów elektryków nie ma pojęcia o tych rzeczach, a przynajmniej nie ma praktycznego doświadczenia, więc jest to świetna informacja.
rura
Cóż, to fascynujący wynik. Nigdy bym nie zgadł!
Palenisko