تعمیر بردهای الکترونیکی

تعمیر بردهای الکترونیکی

تعمیر بردهای الکترونیکی مدار چاپی یا همان PCB ها همواره مد نظر مهندسان الکترونیک قرار داشته است؛ چرا که فرآیند ساخت و مونتاژ یک برد الکترونیکی جدید با چالش هایی مانند احتمال بروز خطای انسانی یا سیستمی همراه خواهد بود و همچنین این فرآیند اغلب نیازمند خرید قطعات بسیار برای برد و در نتیجه افزایش قیمت برد است.اما امروزه دیگر تمامی دستگاه های صنعتی، پزشکی ، خانگی و خودروهای سبک و سنگین دارای برد های الکترونیکی شده اند و بنابراین ما در این مطلب قصد داریم شما را به زبان ساده برای تعمیر برد، قطعات مهم در بردهای الکترونیکی، لحیم کاری، نحوه شناسایی خطا در برد و سایر مطالب آشنا کنیم. پس با گروه مهندسی دیجی برد همراه باشید.

آشنایی با قطعات بردهای الکترونیکی ، برد چیست؟

برد صفحه ای است متشکل از اتصالات و قطعات الکترونیکی که به منظور یک عملکرد طراحی و ساخته می شود. برای اینکه برد تعمیر شود، باید ابتدا قطعات و اجزای برد را بشناسیم. قطعات (المان ها) الکترونیکی اصلی ترین جزءهای بردهای الکترونیکی هستند که به صورت مجزا روی برد با قلع لهیم شده و دارای دو پایه یا بیشتر می باشند و یا با استفاده از فناوری نصب سطحی مستقیما بر روی سطح برد قرار داده می شوند.

انواع قطعات الکترونیکی

قطعات (المان ها) الکترونیکی به دو دسته کلی اکتیو و پسیو دسته بندی می شوند.

قطعات پسیو (Passive) : المان هایی که نیاز به دریافت ولتاژ یا جریان ندارند و سیگنال ورودی را تقویت نمی کنند قطعات پسیو یا غیر فعال هستند. برای مثال قطعه مقاومت را در هر شرایطی به مدار وصل کنید کار می کند، فارغ از اینکه سیگنال ضعیف یا قوی دریافت کرده باشد. مقاومت ها، خازن ها، سنسورها و سلف ها نمونه های قطعات پسیو هستند.

قطعات اکتیو (Active) : به المان هایی که برای کار کردن نیاز به انرژی دارد قطعات اکتیو می گویند، به عبارتی دیگر قطعه‌ای که نیاز به ولتاژ دارد اکتیو یا فعال نامیده می شود. دیودها، ترانزیستورها، آی سی ها و منابع تغذیه نمونه های قطعات اکتیو هستند.

در شکل زیر نمونه ی قطعات اکتیو و پسیو به همراه نماد الکترونیکی آن ها نشان داده شده است.

برای مطالعه بیشتر در مورد قطعات الکترونیکی و کارکرد آن ها در بردها به لینک زیر مراجعه کنید.

قطعات مهم برد الکترونیکی

چگونه خودرو را عیب یابی کنیم

انواع بردهای الکترونیکی

تا اینجا مقداری با بردهای الکترونیکی آشنا شدیم. اما برد های الکترونیکی انواعی دارد که از نظر کاربرد متفاوت هستند.برای اینکه بتوانیم بردی را تعمیر کنیم باید بدانیم چه کارکردی دارد.

بردهای تغذیه و پاور:

این بخش از برد را هر دستگاه الکترونیکی دارا می باشد. بردهای تغذیه ماژول هایی هستند که انرژی الکتریکی را از یک منبع انرژی دریافت کرده و آن را به سطوح ولتاژ مناسب برای دستگاه الکترونیکی مورد نظر ما تبدیل می کنند. بردهای تغذیه معمولا ولتاژ ورودی AC را می گیرند و آن را به ولتاژ DC مورد نیاز دستگاه الکترونیکی تبدیل می کنند. مانند پاور تغذیه سوییچینگ که در آن ولتاژ AC یکسوسازی و سپس فیلتر می شود تا ولتاژ DC را تولید نماید.بردهای تغذیه DC بسته به ویژگی های آنان به انواع مختلفی دسته بندی می شوند. برای مثال یک برد تغذیه رگولاتور ولتاژ خروجی ثابتی را علی رغم نوسانات منبع انرژی ورودی ایجاد می کند. بردهای تغذیه قابل تنظیم این اجازه را به ما می دهند تا بتوانیم ولتاژ خروجی را تنظیم نماییم.

بردهای کنترل کننده و پردازشگر:

همه دستگاه های الکترونیکی دارای کنترلر و پردازشگر نیستند اما هر جا نیاز به تصمیم گیری و انتخاب باشد باید از چنین بردهایی استفاده شده باشد. بردهای پردازشگر مدارهایی الکترونیکی هستند که اعمال اصلی محاسباتی و کنترل ورودی و خروجی دستگاه الکترونیکی ما را انجام می دهند و در اصل مغز دستگاه ما هستند. به عبارتی دیگر این بردها دارای ورودی هایی هستند که با انجام پردازش و اعمال محاسباتی روی آن ها، خروجی مورد نیاز دستگاه الکترونیکی را تولید می نمایند. برای مثال در یک خودروی امروزی این برد کنترل کننده و پردازشگر است که پس از پردازش اطلاعات ورودی مانند سرعت خودرو و دور موتور، نسبت هوا به سوخت را در حالت بهینه کنترل می کند.

بردهای انتقال و تبادل:

این مدل از بردها ارتباطی بیشتر در دستگاه هایی استفاده می شوند که نیاز به تبادل اطلاعات و دیتا از نقطه ای به نقطه ای دیگر دارند این فاصله ممکن است در یک دستگاه پزشکی به کمتر از یک متر برسد و یا در یک دستگاه مخابراتی تا صدها کیلومتر باشد. به صورت کلی یک برد انتقال و تبادل یک راه ارتباطی سیگنالی بین دو ترمینال است که می تواند یک طرفه یا دو طرفه باشد. در گذشته بردهای انتقال سیگنال های آنالوگ را منتقل می کردند. در بردهای انتقال جدیدتر از سیگنال های دیجیتال برای تبادل اطلاعات استفاده می شود.

بردهای قدرت:

برد قدرت همانطور که از اسمش پیداست هر جا که نیاز به توان باشد وجود دارد و برای کنترل و تبدیل توان الکتریکی استفاده می‌شود. محدوده جریان‌ و ولتاژ در مدارهای الکترونیک قدرت، ممکن است به هزاران ولت و یا هزاران آمپر برسد. بردهای اینورترها یا همان مبدل های جریان DC به AC نمونه هایی از بردهای الکترونیکی قدرت هستند. در این بردها ترانزیستور دو قطبی با گِیت عایق شده یا همان IGBT از قطعات مهم مورد استفاده در بردهای قدرت می باشند. زیرا که دارای سرعت سوییچینگ (قطع و وصل) بالایی هستند. تریستورها نیز از قطعات بردهای قدرت هستند.

تعمیرای سی یو ECU خودرو

رعایت موارد ایمنی و لازم قبل از تعمیر برد

در هنگام تعمیر بردهای الکترونیکی یا تعویض قطعات برد، به خصوص در زمانی که بردها به برق متصل هستند، باید توجه لازم را به موارد ایمنی داشته باشیم که علاوه بر حفظ سلامت خودمان، از آسیب رساندن به قطعات الکترونیکی جلوگیری کنیم. در زیر به برخی از موارد مهم برای حفظ ایمنی در تعمیر بردها اشاره می کنیم.

• مراقبت از ولتاژ بالا: در هنگام تعمیر بردهای الکترونیکی منبع تغذیه و پاور، تا جایی که امکان دارد باید برد را ایزوله کرده و از برق جدا کنیم. درصورت نیاز به اتصال برد به برق ابتدا باید مطمئن شویم که برد به علت اتصالی برق دار نشده باشد. همچنین می توانیم از سیم اتصال به بدنه برای جلوگیری از خطر برق گرفتگی استفاده کنیم. همینطور برخی قطعات معیوب (مانند خازن ها) در برد ممکن است در حین کار و یا پس از اتصال به برق بیش از حد داغ شده و بترکد ! پس باید از وسایلی مثل دستکش و عینک ایمنی کاری برای جلوگیری از اصابت قطعه منفجر شده به چشم استفاده کنیم.
  
  
• برای روشن کردن بردهای الکترونیکی تا جای ممکن از منبع تغذیه با محدود کردن ولتاژ و جریان استفاده کنید.با این کار به هنگام عیب یابی و یا تست دستگاه اگر مشکلی در روند تعمیر باقی مانده باشد منجر به آسیب جدی تری نخواهد شد چرا که جریان بیش از حد وارد مدار نخواهد شد.
  
  
• حتما مستند سازی کنید.قبل از شروع به تعمیر و عیب یابی بردهای الکترونیکی از روی برد و اتصالات عکس یا فیلم برداری کنید.ممکن است حین تعمیر یک بخش دیگر هم آسیب ببیند و قطعاتی بسوزد که دیگر قابل مشاهده و تشخیص نباشد.مثلا یک مقاومت بسوزد و دیگر رنگ و یا کد روی آن قابل تشخیص نباشد.و یا هنگام نصب فراموش کنید که کدام سیم مربوط به کدام اتصال بوده است.
  
  
• تا جای ممکن فقط فقط بخش آسیب دیده از دستگاه را خارج کنید و بر روی آن کار کنید ، مثلا اگر دستگاه شما یک تجهیز صنعتی است و روشن نمی شود فقط بخش پاور آن را از دستگاه جدا کنید و شروع به عیب یابی بر روی آن کنید ، با این کار و عیب یابی و تست مستقل این بخش از آسیب به بخش های دیگر پیشگیری کرده اید.
  
• هرگز برای پیدا کردن مشکل جای بردهای سالم ، مشکوک و خراب را با هم عوض نکنید. مثلا اگر دو دستگاه سالم و خراب دارید برای پیدا کردن بخش معیوت قطعات دو دستگاه را به جای هم تست نکنید ، بسیار اتفاق افتاده که یک برد خراب به بخشهای سالم دستگاه دیگر که هنگام جابه جایی و تست سالم بوده آسیب زده است. انجام این کار نیازمند تجربه و دانش و رعایت موارد پیشگیرانه است.

عیب یابی و تعمیر بردهای الکترونیکی

1. برای اینکه بخواهیم یک برد را تعمیر کنیم، ابتدا باید بدانیم که برد چه کاری را انجام می دهد. آیا برد پاور است ؟ برد کنترل است ؟ یا برد ارتباطی است ؟
   
   
2. در تعمیر بردهای الکترونیکی حتما بدانیم برد از کدام قسمت آسیب دیده است و چه عملکردی از برد مختل شده است. ممکن است همه برد آسیب ندیده باشد و فقط بخشی از آن از کار افتاده باشد. مثلا یک برد پاور عملکرد روشن شدنش یا عملکرد خروج یکی از سطح های ولتاژش مختل شده است. در نتیجه باید روی آن قسمت مختل شده فعالیت نمود و متمرکز شد.
   
   
3. اکثر المان های پسیو مانند مقاومت و دیود کمتر خراب می شوند. پس بهتر است در مرحله اول به سراغ المان های اکتیو برویم. مانند ترانزیستور قدرت و آی سی ها. خازن ها نیز زیاد خراب می شوند.آنها را هم چک کنید.
   
   
   
4. مقادیر المانهای پسیو مشخص است و نحوه تست آنها در ادامه آمده است اما برای چک و اطمینان از صحت کارکرد المانهای اکتیو نیاز به دیتاشیت (انگلیسی: Datasheet) آنها داریم. دیتاشیت همانطور که از اسمش پیداست صفحات اطلاعات و مشخصات برای یک آی سی یا المان اکتیو است که توسط سازنده تولید و منتشر شده. بر اساس این اطلاعات می توانیم ببینیم که یک آی سی باید چگونه و با چه ورودی و خروجی هایی کار کند.همچنین اطلاعاتی مانند ویژگی ها ، ابعاد ، نوع پکیج آی سی ، مدار کار نمونه ، مدار تست ، جداول ، نمودار و مشخصات پارامترها مختلف مربوط به آن ای سی ثبت شده است
   
   

پس اگر مداری با آی سی فوق کار کند باید بر اساس مشخصات در دیتاشیت این ای سی پایه های این ای سی نباید به هم اتصال کوتاه شده باشند.برای درک بهتر دیتاشیت نیاز به دانسته های الکترونیکی می باشد

تجهیزات اولیه تعمیر بردهای الکترونیکی

برای تعمیر و تعویض قطعات بردهای الکترونیکی نیاز به ابزارهایی داریم که بعضی از آن ها و کاربرد آن را به اختصار توضیح می دهیم:

مولتی متر :

برای تست ، اندازه گیری و تعمیر بردهای الکترونیکی بیشتر المانهای برد نیاز به مولتی متر خواهید داشت. در لینک زیر به طور مفصل درباره مولتی متر صحبت کردیم !

آموزش کار با مولتی‌ متر

منبع تغذیه و پاور :

منابع تغذیه های الکتریکی ساخته شده اند تا ولتاژ و جریان را برای ما تامین کنند به نحوی که هر دوی آنها قابل کنترل باشند ویژگی این منابع تغذیه این است که در تعمیر بردهای الکترونیکی می توانند جریان عبوری از برد را محدود می کنند و مانع آسیب بیشتر در برد های در حال تعمیر شوند.

منبع های تغذیه مدلهای زیادی دارند و خیلی از انها قابل برنامه ریزی هم هستند. همچنین محدوده تامین جریان و ولتاژ آنها بر اساس کاربرد آنها متفاومت است.تعدادی از مدل های آنها را در تصویر زیر مشاهده می کنید

• هویه و هیتر هوای گرم:

در تعمیر بردهای الکترونیکی برای اتصال دو یا چند قطعه الکترونیکی، مانند آی سی، ترانزیستور و …، به برد از هویه و لحیم استفاده می کنیم. عمل این اتصال که لحیم کاری نام دارد به وسیلهٔ آلیاژى از قلع و سرب که آن را لحیم مى نامند انجام مى شود. براى انجام لحیم کارى ابتدا محل اتصال قطعه با برد را با وسیله ای به نام هویه در حدى گرم مى کنیم که دماى آن محل به نقطهٔ ذوب لحیم برسد و لحیم را در محل اتصال ذوب می کنیم.در نتیجه ، پس از سرد شدن محل اتصال، قطعه الکترونیکی در برد جا خوش می کند !

همانطور که اشاره شد، وسیله اى که حرارت مورد نیاز را برای لحیم کارى تأمین مى کند هُویه نام دارد. در ساختمان هویه ها معمولاً از سیم هاى حرارتى مانند کرُم نیکل یا کرُم آلومینیم استفاده مى شود و این سیم حرارتی را روى عایقى از آجر نسوز که وسط آن خالى است مى پیچند. یک میلهٔ مسى که همان نوک هویه است در داخل محفظهٔ خالى قرار مى گیرد. حرارت ایجاد شده در اثر عبور جریان از سیم گرم کننده به میلهٔ مسى انتقال مى یابد.

در تعمیر بردهای الکترونیکی برای خارج کردن قطعاتی که چند پایه دارند نمی توان از هویه به راحتی استفاده کرد. هیتر هوای گرم این خاصیت دارد که همزمان چند نقطه و پایه قطعه را گرم کند تا به راحتی از برد خارج شود.در این دستگاه ها شدت هوای پرتاپی و دمای هوای گرم قابل تنظیم است.

قلع کش

بعد از اینکه قلع توسط هویه تبدیل به مایع شد با وسیله ای به نام قلع کش خارج می شود.قلع کش ها در دو مدل برقی و دستی با ایجاد یک مکش ، قلع را از ناحیه بین پایه و برد خارج می کند تا بعد از سرد شدن برد، پایه آزاد شده باشد و به راحتی جدا شود