Reação química incomum em PCB (circuito SMPS)


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Eu tenho um PCB com circuito smps nele 220V a 5V (usando Viper22a). Aqui está o esquema:

Esquemas

E aqui está o layout da placa:

PCB

Na região do círculo amarelo, estou vendo algum tipo de deposição branca em alguns PCBs (camada inferior). Veja as imagens abaixo:

1 1

2

Uma vez raspada, ela tira a máscara de solda. A deposição começa nos dois pinos auxiliares do enrolamento e se estende ao diodo (camada inferior). A área restante parece não ser afetada. Qual poderia ser a razão por trás disso e como evito isso?

Eu acho que algum tipo de reação química está ocorrendo provavelmente devido a materiais baratos usados ​​durante a fabricação ou talvez devido à limpeza inadequada do fluxo de solda após a soldagem. Mas, novamente, o enrolamento primário deve ter uma tensão mais alta e, portanto, um local melhor para essas reações químicas.

Não vejo aumento de temperatura nessa área. Parece frio ao toque.

Atualizações: Eu tinha a sensação de que isso é algum tipo de reação química. Eu verifiquei imediatamente o local onde havia colocado os PCBs e os encontrei:

c1

c2

Coloquei a placa de circuito impresso no mármore pensando que era isolante. Parece que os traços de ácido do fluxo iniciaram a desintegração iônica no mármore primeiro e, em seguida, a corrente DC empurrou a reação ainda mais. Depósito branco é depositado cálcio parece. Como visto na imagem de mármore, parece corroído. No toque, parece áspero como se alguém tivesse jogado uma gota de ácido nele.


@Nedd - D6 é uma parte do circuito de fixação do RCD. Essa parte está bem. A formação residual branca está entre o pino A1, A2 e o diodo D4. A1 e A2 são os pinos de enrolamento auxiliar do transformador. Não há nada como curto-circuito ou evaporação.
Whiskeyjack

Parece que um rastro também foi descoberto. Portanto, o resíduo branco pode ser material de PCB que está sendo vaporizado devido ao arco de alta tensão. No esquema D6, parece ser o diodo de proteção flyback, mas o resistor em série com ele parece ser 100k, está correto? Se assim for, isso parece muito alto. Portanto, se esse é o valor do resistor que pode estar causando uma condição de faísca de alta tensão.
N202016

Mas qual é o valor real de R33? Se houver alguma forma de arco contínuo na superfície da placa de circuito impresso (ou internamente), isso poderá criar um resíduo branco e, eventualmente, levar a um curto catastrófico. (As partes "RCD" pode ser OK, mas eles estão trabalhando corretamente se há uma alta tensão presente ele só quer voltar à sua terra local?.)
Nedd

R33 = 100K. Parece que esse problema ocorreu devido ao mármore no qual o módulo foi mantido. Provavelmente, vestígios ácidos do fluxo iniciaram algum tipo de reação no mármore e esses íons estavam sendo depositados devido à corrente contínua desses pinos. Publicando as imagens.
precisa saber é o seguinte

Eu não pensaria que um fluxo de ácido seria usado com a montagem moderna de PCB (embora você não tenha dito quem fez a montagem). Se houver excesso de umidade nas placas ou na superfície de mármore, isso pode causar o que você vê. Outra questão pode ser o que ocorreu primeiro, o arco no quadro ou a possível contaminação com a superfície do mármore. Em relação ao resistor de 100k: Você montou essas placas ou elas foram pré-montadas? Eu pensaria que o resistor R33 seria mais para um valor de 100 ohm. Mas se você estiver satisfeito com a idéia da superfície de mármore, então boa sorte.
N202016

Respostas:


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Isso tem uma solução bastante direta: não defina 300V sendo comutado a 60KHz diretamente no mármore. Na verdade, você deve assumir que praticamente qualquer coisa é não seguro para colocar 300V ligado a 60KHz diante.

O mármore é uma rocha metamórfica, estruturada como grãos diferentes de rochas diferentes, com pequenas rachaduras que ficam preenchidas com a umidade que os íons condutores (cálcio é uma aposta segura) movem dos minerais circundantes. Pode parecer seco, mas, a menos que você cozinhe toda a laje no forno por alguns dias ou mais, provavelmente há uma grande quantidade de umidade que vazou apenas da umidade ambiente.

Antes que todo mundo comece a medir suas bancadas com um ohmímetro, a resistividade não é a coisa em jogo aqui. Fissuras condutoras entre pepitas de vários minerais. Minerais com coeficientes dielétricos. Soa como algo familiar?

Um capacitor, talvez? Duas placas condutoras separadas por um dielétrico ... umidade eletrolítica de cálcio em fendas separadas por um dielétrico.

Uma propriedade interessante de muitos minerais é que, se sujeitas a um campo elétrico variável, suas constantes dielétricas aumentam dramaticamente com a frequência. Você não precisa de um caminho galvânico de baixa resistência para conduzir a CA. Pode passar dielétrico através da polarização e despolarização dos dipolos elétricos no material. Simplificando, os capacitores passam por CA e quanto mais capacitância, mais eles passam. Constantes dielétricas mais altas significam mais capacitância.

É por isso que o mármore é condutor de CA de alta frequência ou de qualquer forma de onda de comutação variável. Exatamente como o que seria visto nos dois pinos que possuem a 'deposição'.

Na maioria das vezes, isso realmente não importa. E pode ser muito útil para medir a deformação e outros efeitos do mármore, embora esse efeito também esteja presente em outros tipos de rochas. Existe um campo inteiro chamado Espectroscopia Dielétrica que tenta inferir várias coisas sobre um pedaço de material, observando como sua impedância CA varia com a frequência. O Marble é apenas um caminho: para baixo (com frequência crescente).

No entanto, 300V da linha de 220V recitfied comutada a 60KHz dificilmente é uma trivialidade. Muitos minerais e cerâmicas (ferrite MnZn é outro exemplo) começam a se tornar mais condutores com o aquecimento, geralmente exponencialmente. Enviei vários amplificadores através de um núcleo de ferrite com menos de 30V, você só precisa aquecer o suficiente. Bem, antes de quebrar / semi-explodido. Juntamente com a geralmente terrível condutividade térmica, aposto que você estava tendo um sério aquecimento localizado da mesa de mármore por esses dois pinos.

Quanto à deposição, considerando os íons e a natureza alcalina dos depósitos em mármore, provavelmente há alguma coisa eletroquímica pequena acontecendo. Você está passando a corrente por coisas estranhas e esquentando, todo tipo de travessuras podem estar acontecendo. Mas é definitivamente atual, não há problemas com resíduos de fluxo ou qualquer coisa que esteja causando isso. Este é o caso de colocar seu 300V SMPS em coisas que você não deveria, só isso.

A boa notícia é que ela é específica da placa que você testou, não me preocuparia com nenhum problema de fabricação. Essa foi uma instância muito específica do 'OOPS!'.


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Fico feliz em saber que meu processo de pensamento estava certo. Teria sido um pesadelo se fosse um problema de fabricação ou, mais importante, de projeto de circuitos (era altamente improvável, mas sim - a lei de Murphy). Muito obrigado metacollin por esta resposta maravilhosa. Eu deixei o circuito ligado em mármore por 3 dias seguidos. Foi algum tipo de teste de estresse.
precisa saber é o seguinte

Resposta incrível, e eu teria votado positivamente na questão apenas para aproximar essa resposta do topo. Infelizmente, eu já votei a pergunta para outro propósito. Aposto que a maioria dos engenheiros elétricos não tem idéia sobre essas coisas, pelo menos não tem experiência prática, então essa é uma ótima informação.
pipe

Bem, esse é um resultado fascinante. Eu nunca teria adivinhado!
Hearth
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