Как находить причину неисправности, если нет схемы и документации

Время чтения: 13 минут

Любой начинающий электронщик при базовой теоретической подготовке в области схемотехники может стать мастером по части поиска и устранения неисправностей. Для этого человеку потребуется терпение, усидчивость, трудолюбие и умение мыслить логически.

Большинству ремонтников знакома ситуация, когда в руки попадает плата с затёртой маркировкой или вообще без неё. Информация о ней в доступных источниках отсутствует, а производитель на контакт не идёт. Максимум, что может быть известно об аппаратуре, это её функциональное назначение.

Отсутствие схемы и технического описания изделия, доставленного в ремонт, усложняет стоящую перед инженером задачу, добавляет ему неудобств, но не делает её решение невозможным. Для достижения положительного результата специалисту важно придерживаться общепринятого алгоритма поиска поломок, который почти не зависит от особенностей восстанавливаемой техники.

Часто внешнего осмотра монтажа РЭА бывает достаточно для того, чтобы быстро локализовать место возникновения проблемы. Для этого вам понадобится микроскоп или мощная лупа, а также бестеневая лампа.

Во время осмотра рекомендуется обращать внимание на следы горения и ремонта, механические повреждения электронных компонентов и монтажа, читаемость маркировки радиодеталей. Советуем составить схему расположения основных элементов, органов регулировки, разъёмов и назначения их выводов. Она позволит сэкономить время, необходимое на поиски, и минимизировать ошибки.

На заре ремонтной практики автора статьи был показательный случай, иллюстрирующий важность визуального осмотра. Пришлось заниматься восстановлением телевизора, который уже кто-то пытался восстановить. Проявление неисправности: включаешь — не работает.

Автор не стал утруждать себя визуальным осмотром и сразу приступил к поиску проблемы, начав с узла питания. При проверке элементов выяснилось, что силовой транзистор неисправен. Предвкушая скорое завершение ремонта, автор быстренько заменил дефектный компонент и включил аппарат. И очень удивился, когда из узла питания пошёл серый дымок, а устройство так и не заработало.

Повторная проверка показала, что вышел из строя тот же компонент. После внимательного осмотра печати устройства питания были обнаружены два надломленных проводника. Это были явные следы топорной работы предыдущего специалиста. После восстановления монтажа и замены силового транзистора телевизор заработал. Цена игнорирования визуального осмотра — потеря дорогостоящего полупроводника.

Малоопытные сервисные инженеры испытывают затруднения с тем, как определить неисправный компонент на плате. В такой идентификации главный критерий — внешний вид, который у неисправной детали часто отличается от исправной.

Для резисторов и дросселей это отличие проявляется в почернении лакокрасочного покрытия и наличии следов прожога. Например, перегретые резисторы R30 и R31 выглядят так, как показано на фото.

Судя по внешнему виду, элемент R30 неисправен, поскольку даже припой в местах контакта выводов R30 с печатными проводниками явно оплавлен.

Для диодов, транзисторов и микросхем неисправность часто сопровождается видимыми дефектами их пластмассовых корпусов. Внешний вид повреждённого активного элемента U3 изображён на фото.

Для дефектных электролитических конденсаторов о проблеме говорит вздутие корпусов и наличие следов их разгерметизации. Внешний вид неисправных деталей показан на фото.

О неисправности трансформаторов свидетельствует потемнение изоляции между обмотками и шелушение изоляции на обмоточных проводах.

Часто возникают ситуации, когда причина кроется не в неисправности компонентов РЭА, а в дефектах монтажа. Распространённый случай — «холодная» пайка, которая не обеспечивает надёжный контакт между выводами элементов и печатными проводниками.

Аналогичный эффект даёт пайка с недостаточным количеством флюса или непромытый контакт после соединения деталей и печатных проводников с использованием некоторых типов активных флюсов. Рассматриваемые дефекты выявляют путём лёгкого постукивания по плате или по отдельным элементам.

Если не удаётся локализовать место неисправности, то дефектная пайка гарантированно лечится тотальным пропаиванием контактов на плате.

Процессы, происходящие в электронных схемах, не воспринимаются органами зрения человека. Но детальный осмотр РЭА перед ремонтом — не опция, а обязательный шаг к успешной диагностике платы без схемы.

После того как внешний осмотр РЭА завершён и обнаруженные повреждения устранены, можно приступать к оценке состояния цепей энергоснабжения.

Любая плата начинается с питания. Диагностика тоже.

В современной электронике топология схем питания строится по примерно одинаковой схеме: входная цепь — узел защиты — узел стабилизации — шины подключения потребителей.

Входная цепь содержит элементы фильтрации источника напряжения. Узел защиты выполняется на основе супрессора и предохранителя. Узел стабилизации в простейшем случае строится по схеме трёхвыводного стабилизатора напряжения. В более сложных решениях применяются другие способы стабилизации, например с использованием преобразователя с ШИМ.

Распространённый способ энергоснабжения — PMIC (Power Management Integrated Circuit — интегральная схема управления питанием). Если рядом с дросселями и фильтрующими конденсаторами находится микросхема, то это, скорее всего, PMIC. По её маркировке можно найти даташит, после изучения которого дальнейший поиск неисправности существенно упростится.

Подключение потребителей происходит по шинам питания с использованием дополнительных блокировочных конденсаторов.

Защитные элементы проверяются путём их прозвонки мультиметром. Если они исправны, на вход схемы питания подают сигнал от лабораторного источника и устанавливают ограничение выходного тока на уровне 100–200 мА. Если источник входит в режим ограничения, значит, в РЭА присутствует замыкание по цепям питания.

Поиск короткого замыкания на плате выполняют тепловым методом. Для этого применяют тепловизор или инфракрасный пирометр. Вначале определяют перегретый элемент. Затем в этой части схемы проводят прозвонку по питанию с целью поиска места короткого замыкания.

Если после устранения его причины аппаратура не работает, проверяют целостность шин питания. Диагностика материнских плат без схем облегчается тем, что в них присутствуют стандартные напряжения 3.3, 5, 1.8, 1.2В. Выявить точку пропадания напряжения можно, двигаясь по соответствующей шине.

Лабораторный источник питания с ограничением тока в паре с тепловизором — это необходимые инструменты для диагностики платы без схемы.

Ручная трассировка — медленный и очень кропотливый, но верный способ обнаружения неисправностей. В этой работе применяются те же инструменты, что и при внешнем осмотре.

Ведь схемы нет, но печатные дорожки-то есть.

Идея этого способа заключается в выявлении соединений элемента известного предназначения (например, разъёма питания) с другими компонентами. Обнаруженные связи зарисовываются в виде принципиальной схемы. Трассировка про то, как читать плату без схемы.

При этом хорошим подспорьем сервисному инженеру будут boardview файлы с планами расположения компонентов и некоторыми электрическими схемами. Такие файлы создаются для плат популярных ноутбуков, планшетных компьютеров и смартфонов. Их можно найти через GSM-Forum, schematics.lol и специализированные каналы в мессенджерах.

Boardview-файлы используются как дополнительная информация, поскольку они не являются полноценными принципиальными схемами. Они служат лишь ориентиром для дальнейших изысканий.

В случаях, когда приходится иметь дело с нестандартной аппаратурой, трассировка — единственный рабочий вариант.

Подавляющее большинство компонентов — стандартные изделия. Поэтому их назначение можно определить, исходя из функционала ремонтируемого устройства, по типу корпуса и составу обвязки, частичной маркировке, а также по данным программатора для считывания. Остановимся на подходах к идентификации радиодеталей подробнее.

Чтобы понимать, как определить чип без маркировки, нужно иметь минимальные познания в области схемотехники различных узлов РЭА. Рассмотрим несколько типичных примеров.

Микросхема в стандартном корпусе с 16 выводами DIP16, в окружении которой имеются несколько колебательных контуров с возможностью их подстройки, представляет собой супергетеродинный радиоприёмный тракт.

Многовыводной чип, рядом с которым имеется кварцевый резонатор и несколько разъёмов, это, наверняка, микроконтроллер или микропроцессор.

Микросхема в корпусе SOT-23-5 с расположенными поблизости дросселями и электролитическими конденсаторами образует источник питания на основе схемы преобразователя DC-DC. Другим отличительным признаком такого преобразователя служит наличие рядом с SOT-23-5 мощных коммутационных транзисторов структуры MOSFET. Они располагаются на радиаторах.

Микросхема, установленная на радиаторе, представляет собой усилитель мощности. Если в её обвязке использованы конденсаторы переменной ёмкости и (или) керамические конденсаторы малой ёмкости в сочетании с катушками индуктивности из толстых обмоточных проводников, то это высокочастотный резонансный усилитель мощности.

Внешний вид устройства изображён на следующем фото.

Если такие элементы отсутствуют, а в обвязке применены электролитические конденсаторы, то это усилитель мощности аудиосигналов. Когда от такой микросхемы к выходному разъёму идёт несколько проводников, перед вами усилитель низкой частоты с несколькими каналами.

Когда на плате имеется чип с 16 выводами, находящийся рядом с SPI-Flash, это Flash-память или EEPROM.

Современные электронные компоненты настолько компактны, что производители не могут на их корпусах нанести полную маркировку. В этом случае используются сокращённые обозначения. Иногда маркировка вообще отсутствует, так как она наносится только на групповую тару, в которой радиодетали поставляются потребителю.

Присутствия нескольких маркировочных символов на поверхности элемента в сочетании с типом корпуса достаточно для поиска компонента в базах данных Octopart, ChipFind, Google по частичной строке.

Если вы определили, что интересующий чип — это Flash или EEPROM, то дополнительную информацию можно получить, используя программаторы для считывания типа TL866, T48 и др. Они могут считать содержимое микросхемы и определить наличие прошивки. Иногда по структуре записанных в кристалл данных можно получить информацию о его производителе.

Измеритель подключают к шине обмена данными (например, SPI, I2C или UART). После запуска исследуемого устройства выясняют, какие данные передаются в стартовых пакетах. Часто в init-пакетах присутствуют читаемые строки, содержащие имя устройства или версию прошивки. Для такого тестирования подойдёт USB логический анализатор DreamSourceLab DSLogic Plus.

Если вы столкнулись с неизвестным компонентом, то выход можно найти исходя из контекстной информации в сочетании с поиском по частичной маркировке и результатам анализа данных, передаваемых (принимаемых) микросхемой.

Сигнатурный анализ возможен, если в распоряжении сервисного инженера имеется исправный аналог ремонтируемого устройства. Анализ выполняется по информации, полученной путём сравнения осциллограмм и результатов измерения напряжений в контрольных точках рабочей и дефектной платы. Поиск неисправности проводится в тех частях схемы, где обнаружены расхождения.

Преимущество сигнатурного анализа заключается в том, что от специалиста не требуется глубокого понимания принципов работы устройства.

Тепловой метод обнаружения отказавших элементов и сигнатурный анализ — два подхода, которые иногда позволяют локализовать место неисправности за считаные минуты и сэкономить время на восстановление работоспособности оборудования.