Réaction chimique inhabituelle sur PCB (circuit SMPS)


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J'ai un PCB avec circuit smps sur 220V à 5V (en utilisant Viper22a). Voici le schéma:

Schémas

Et voici la disposition du tableau:

PCB

Dans la région du cercle jaune, je vois une sorte de dépôt blanc dans quelques PCB (couche inférieure). Veuillez voir les images ci-dessous:

1

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Une fois gratté, il enlève le masque de soudure avec lui. Le dépôt commence sur les deux broches d'enroulement auxiliaires et s'étend jusqu'à la diode (couche inférieure). La zone restante ne semble pas être affectée. Quelle pourrait être la raison derrière cela et comment puis-je éviter une telle chose?

Je pense qu'une sorte de réaction chimique se produit probablement en raison de matériaux bon marché utilisés lors de la fabrication ou peut-être en raison d'un nettoyage incorrect du flux de soudure après soudure. Mais encore une fois, l'enroulement primaire devrait avoir une tension plus élevée et donc un meilleur endroit pour de telles réactions chimiques.

Je ne vois pas d'élévation de température dans cette zone. Il fait froid au toucher.

Mises à jour: J'avais le sentiment qu'il s'agit d'une sorte de réaction chimique. J'ai immédiatement vérifié l'endroit où j'avais placé les PCB et j'ai trouvé ceux-ci:

c1

c2

J'ai placé le PCB nu sur du marbre en pensant qu'il était isolant. On dirait que des traces d'acide de la désintégration ionique initiée par le flux dans le marbre d'abord, puis le courant continu ont poussé la réaction encore plus loin. Le dépôt blanc est du calcium déposé semble-t-il. Vu de l'image en marbre, il semble corrodé. Au toucher, il semble rugueux comme si quelqu'un y laissait tomber une goutte d'acide.


@Nedd - D6 fait partie du circuit de serrage RCD. Cette partie va bien. La formation résiduelle blanche se situe entre les broches A1, A2 et la diode D4. A1 et A2 sont les broches d'enroulement auxiliaires du transformateur. Il n'y a rien de court-circuit ou d'évaporation.
Whiskeyjack

On dirait qu'une trace a également été effacée du tableau. Ainsi, le résidu blanc peut être un matériau PCB qui est vaporisé en raison d'un arc à haute tension. Dans le schéma D6 semble être la diode de protection flyback, mais la résistance en série avec elle semble être 100k, est-ce correct? Si c'est le cas, cela semble beaucoup trop élevé. Donc, si c'est la valeur de la résistance qui pourrait provoquer une condition d'étincelle à haute tension.
Nedd

Mais quelle est la valeur réelle de R33? S'il y a une forme d'arc continu sur la surface du PCB (ou en interne), cela pourrait créer un résidu blanc et éventuellement conduire à un court-circuit catastrophique. (Les pièces "RCD" sont peut-être OK, mais fonctionnent-elles correctement? S'il y a une haute tension, elle veut juste revenir à sa terre locale.)
Nedd

R33 = 100K. Il semble que ce problème soit dû au marbre sur lequel le module a été conservé. Les traces acides du flux ont probablement déclenché une sorte de réaction dans le marbre et ces ions se déposaient en raison du courant continu sur ces broches. Publication des images.
Whiskeyjack

Je ne pense pas qu'un flux d'acide serait utilisé avec un assemblage de PCB moderne (bien que vous n'ayez pas dit qui a fait l'assemblage). S'il y avait un excès d'humidité sur les planches ou sur la surface en marbre, cela pourrait avoir une chance de provoquer ce que vous voyez. Un autre problème peut être ce qui est arrivé en premier, l'arc sur la planche ou la contamination potentielle avec la surface en marbre. En ce qui concerne la résistance 100k: Avez-vous assemblé ces cartes, ou ont-elles été pré-assemblées? Je pense que la résistance R33 serait plutôt vers une valeur de 100 ohms. Mais si vous êtes satisfait de l'idée de la surface en marbre, alors bonne chance.
Nedd

Réponses:


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Cela a une solution assez simple: ne réglez pas le 300V commuté à 60KHz directement sur le marbre. En fait, vous devez supposer que presque tout n'est PAS sûr de mettre 300V allumé à 60KHz.

Le marbre est une roche métamorphique, structurée en différents grains de différentes roches, avec de petites fissures qui se remplissent d'humidité dans laquelle les ions conducteurs (le calcium est une valeur sûre) pénètrent dans les minéraux environnants. Cela peut sembler sec, mais à moins que vous n'ayez récemment cuit la dalle entière dans un four pendant quelques jours ou plus, il y a probablement beaucoup d'humidité qui s'est infiltrée juste à partir de l'humidité ambiante.

Avant que tout le monde commence à mesurer leurs comptoirs avec un ohmmètre, la résistivité n'est pas la chose en jeu ici. Fissures conductrices entre les pépites de divers minéraux. Minéraux à coefficients diélectriques. Cela vous semble familier?

Un condensateur, peut-être? Deux plaques conductrices séparées par un diélectrique ... l'humidité électrolytique du calcium dans les fissures séparées par un diélectrique.

Une propriété intéressante de nombreux minéraux est s'ils sont soumis à un champ électrique changeant, leurs constantes diélectriques augmentent de façon assez spectaculaire avec la fréquence. Vous n'avez besoin d'aucun chemin galvanique à faible résistance pour conduire le courant alternatif. Il peut traverser le diélectrique via la polarisation et la dépolarisation des dipôles électriques dans le matériau. Autrement dit, les condensateurs passent AC, et plus il y a de capacité, plus ils passent. Des constantes diélectriques plus élevées signifient plus de capacité.

C'est pourquoi le marbre est conducteur de courant alternatif à haute fréquence ou de toute forme d'onde de commutation changeante. Exactement comme celui que l'on verrait sur les deux broches qui ont le «dépôt».

La plupart du temps, cela n'a pas vraiment d'importance. Et il peut être très utile pour mesurer la déformation et d'autres effets du marbre, bien que cet effet soit également présent dans d'autres types de roches. Il existe tout un domaine appelé spectroscopie diélectrique qui essaie de déduire diverses choses sur un morceau de matériau en regardant comment son impédance AC varie avec la fréquence. Le marbre ne va que dans un sens: vers le bas (avec une fréquence croissante).

Cependant, 300V de la ligne 220V recitfiée commutée à 60KHz n'est pas une banalité. De nombreux minéraux et céramiques (la ferrite MnZn en est un autre exemple) commencent à devenir plus conducteurs avec le chauffage, souvent de façon exponentielle. J'ai envoyé plusieurs amplis à travers un noyau en ferrite avec moins de 30V, il suffit de le faire assez chaud. Eh bien, avant qu'il ne soit brisé / semi-éclaté. Couplé à la conductivité thermique généralement terrible, je parierais que vous avez eu un échauffement localisé assez sérieux de la table en marbre par ces deux broches.

Quant au dépôt, étant donné la nature ionique et alcaline des dépôts dans le marbre, il se passe probablement quelque chose d'électrochimique ou autre. Vous passez du courant à travers des trucs étranges et le rendez chaud, toutes sortes de manigances pourraient potentiellement se produire. Mais il est définitivement piloté par le courant, il n'y a pas de problème avec les résidus de flux ou quoi que ce soit qui provoque cela. Il s'agit de mettre votre SMPS 300V sur des choses que vous ne devriez pas, c'est tout.

La bonne nouvelle est qu'elle est spécifique à la carte que vous avez testée, je ne m'inquiéterais pas des problèmes de fabrication. Il s'agissait d'un exemple très spécifique de «OOPS!».


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Heureux de savoir que mon processus de réflexion était juste. Cela aurait été un cauchemar s'il s'agissait d'un problème de fabrication ou, plus important, de conception de circuits (c'était très peu probable, mais oui - la loi de Murphy). Merci beaucoup metacollin pour cette merveilleuse réponse. J'avais laissé le circuit ON sur du marbre pendant 3 jours d'affilée. C'était une sorte de test de résistance.
Whiskeyjack

Excellente réponse, et j'aurais voté pour la question juste pour obtenir cette réponse plus près du sommet. Malheureusement, j'avais déjà voté pour la question dans un autre but. Je parie que la plupart des ingénieurs électriciens n'ont aucune idée de ces choses, du moins aucune expérience pratique, c'est donc une excellente information.
pipe

Eh bien, c'est un résultat fascinant. Je ne l'aurais jamais deviné!
Hearth
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