8-900-374-94-44
Первые две статьи цикла «Схемотехника блоков питания персональных компьютеров»:
Узел управления импульсного блока питания выполняет много важных функций:
Во-первых, формирование прямоугольных импульсов с их последующим усилением для управления мощными транзисторами высокочастотного преобразователя;
Во-вторых, стабилизация выходных напряжений.
«Сердцем» узела управления является ШИМ-контроллер TL494CN. Аналогами этой микросхемы являются DBL494, KIA494AP, KA7500, MB3759, IR3MO2 и наша отечественная КР1114ЕУ4.
Узел управления состоит из, собственно, микросхемы с небольшим количеством дискретных элементов и промежуточного каскада, задачей которого, является усиление импульсов сформированных микроконтроллером до величины достаточной для управления мощными транзисторами высокочастотного преобразователя.
В состав микросхемы входит задающий генератор пилообразного напряжения G1. Элементы C3 и R8 задают частоту следования импульсов. Затем импульсы поступают на инвертирующие входы схем сравнения (компараторов) А3 и А4.
Выходы компараторов объединяются на логический элемент 2ИЛИ (D1), то есть импульс на выходе элемента появится при наличии импульса на любом из входов. Далее импульсы поступают на счётный вход (С) триггера D2. Каждый приходящий импульс изменяет состояние триггера на противоположное. Далее через логический элемент 2И (D3, D4) импульсы приходят на логический элемент 2ИЛИ-НЕ (D5, D6). Благодаря конфигурации схемы импульсы появляются поочерёдно на выходах элементов D5 и D6, а, следовательно, и на базах транзисторов V3 и V4, что и требуется для работы двухтактной схемы.
Если высокочастотный преобразователь выполнен по однотактной схеме, то 13 вывод микросхемы соединяют с корпусом и импульсы на выходах D5 и D6 появляются одновременно.
Схема сравнения А1 представляет собой формирователь-усилитель сигнала ошибки в схеме стабилизации выходного напряжения. +5V через делитель из резисторов R1,R2 поступает на один из входов. На другой вход (вывод 2) через регулируемый делитель подаётся эталонное напряжение, которое вырабатывает встроенный в микросхему стабилизатор А5.
Выходное напряжение А1 пропорционально разности входных напряжений. Оно задаёт порог срабатывания компаратора А4, то есть скважность импульсов на его выходе. Величина выходного напряжения вторичных источников питания зависит от скважности импульсов. В результате получается замкнутая в кольцо система автоматического сравнения и регулирования выходного напряжения. Компаратор А3 предназначен для формирования паузы между импульсами на выходе элемента 2ИЛИ (D1).
Минимальный порог срабатывания компаратора А3 задан источником напряжения GV1. Если напряжение на выводе 4 микросхемы растёт, длительность паузы так же увеличивается, а максимальное выходное напряжение источника питания уменьшается.
Поскольку амплитуда импульсов на входах всех выпрямителей изменяется одинаково, стабилизация с помощью широтно-импульсной модуляции любого из выходных напряжений, стабилизирует и все остальные. В данном случае стабилизируемым напряжением является +5V.
Следует отметить, что определение и точная локализация неисправности ШИМ-контроллера, это самая сложная процедура при ремонте импульсного блока питания своими силами. Для этого необходим лабораторный источник питания и главное двухлучевой или двухканальный осциллограф. И если после проверки всех элементов блока питания, что в принципе не сложно, блок всё же «плывёт», то лучше заменить микросхему TL494CN на заведомо исправную, тем более что стоимость её весьма невысока.
НазадДалее
Главная » Мастерская » Текущая страница
Кликабельно, как и все фотографии в статьеВы когда-нибудь задумывались, что находится внутри блока питания (БП) вашего компьютера? Задача БП — преобразовать питание из сети (120 или 240 В переменного тока, AC) в стабильное питание постоянного, то есть однонаправленного тока (DC), который нужен вашему компьютеру. БП должен быть компактным и дешёвым, при этом эффективно и безопасно преобразовывать ток. Для этих целей при изготовлении используются различные методы, а сами БП внутри устроены гораздо сложнее, чем вы думаете.
В этой статье мы разберём блок стандарта ATX и объясним, как он работает1.
Как и в большинстве современных БП, в нашем используется конструкция, известная как «импульсный блок питания» (ИБП). Это сейчас они очень дёшевы, но так было не всегда. В 1950-е годы сложные и дорогие ИБП использовались разве что в ракетах и космических спутниках с критическими требованиями к размеру и весу. Однако к началу 1970-х новые высоковольтные транзисторы и другие технологические усовершенствования значительно удешевили ИБП, так что их стали широко использовать в компьютерах.
Сегодня вы можете за несколько долларов купить зарядное устройство для телефона с ИБП внутри.
Наш ИБП формата ATX упакован в металлический корпус размером с кирпич, из которого выходит множество разноцветных кабелей. Внутри корпуса мы видим плотно упакованные компоненты. Инженеры-конструкторы явно были озабочены проблемой компактности устройства. Многие компоненты накрыты радиаторами. Они охлаждают силовые полупроводники. То же самое для всего БП делает встроенный вентилятор. На КДПВ он справа.
Начнём с краткого обзора, как работает ИБП, а затем подробно опишем компоненты. Своеобразный «конвейер» на фотографии организован справа налево. Справа ИБП получает переменный ток. Входной переменный ток преобразуется в высоковольтный постоянный ток с помощью нескольких крупных фильтрующих компонентов. Этот постоянный ток включается и выключается тысячи раз в секунду для генерации импульсов, которые подаются в трансформатор. Тот преобразует высоковольтные импульсы в сильноточные низковольтные.
Эти импульсы преобразуются в постоянный ток и фильтруются, чтобы обеспечить хорошее, чистое питание. Оно подаётся на материнскую плату, накопители и дисководы через кабели на фотографии слева.
Хотя процесс может показаться чрезмерно сложным, но большинство бытовой электроники от мобильника до телевизора на самом деле питаются через ИБП. Высокочастотный ток позволяет сделать маленький, лёгкий трансформатор. Кроме того, импульсные БП очень эффективны. Импульсы настраиваются таким образом, чтобы обеспечить только необходимую мощность, а не превращать избыточную мощность в отработанное тепло, как в линейном БП.
Первым делом входной переменный ток проходит через цепь входного фильтра, которая фильтрует электрический шум, то есть беспорядочные изменения электрического тока, ухудшающие качество сигнала.Фильтр ниже состоит из индукторов (тороидальных катушек) и конденсаторов. Квадратные серые конденсаторы — специальные компоненты класса X для безопасного подключения к линиям переменного тока.
Компоненты входного фильтра
? и +, а переменный ток входит через два центральных контакта, которые постоянно меняют свою полярность. Внутри выпрямителя — четыре диода. Диод позволяет току проходить в одном направлении и блокирует его в другом направлении, поэтому в результате переменный ток преобразуется в постоянный ток, протекающий в нужном направлении.
На мостовом выпрямителе видна маркировка GBU606. Цепь фильтра находится слева от выпрямителя. Большой чёрный конденсатор справа — один из удвоителей напряжения. Маленький жёлтый конденсатор — это специальный керамический Y-конденсатор, который защищает от всплесков напряжения
Ниже — две схемы, как работает мостовой выпрямитель.
На первой схеме у верхнего входа переменного тока положительная полярность. Диоды пропускают поток на выход DC. На второй схеме входы переменного тока поменяли полярность, как это происходит постоянно в AC. Однако конфигурация диодов гарантирует, что выходной ток остаётся неизменным (плюс всегда сверху). Конденсаторы сглаживают выход.
На двух схемах показан поток тока при колебаниях входного сигнала AC. Четыре диода заставляют ток течь в направлении по стрелке
Современные БП принимают «универсальное» входное напряжение от 85 до 264 вольт переменного тока, поэтому могут использоваться в разных странах независимо от напряжения в местной сети. Однако схема этого старого БП не могла справиться с таким широким диапазоном. Поэтому предусмотрен переключатель для выбора 115 или 230 В.
Переключатель 115/230 В
Переключатель использует умную схему с удвоителем напряжения. Идея в том, что при закрытом переключателе (на 115 В) вход AC обходит два нижних диода в мостовом выпрямителе, а вместо этого подключается непосредственно к двум конденсаторам.
Когда «плюс» на верхнем входе AC, полное напряжение получает верхний конденсатор. А когда «плюс» снизу, то нижний. Поскольку выход DC идёт с обоих конденсаторов, на выходе всегда получается двойное напряжение. Дело в том, что остальная часть БП получает одинаковое напряжение независимо от того, на входе 115 или 230 В, что упрощает его конструкцию. Недостаток удвоителя в том, что пользователь обязан установить переключатель в правильное положение, иначе рискует повредить БП, а для самого БП требуются два больших конденсатора. Поэтому в современных БП удвоитель напряжения вышел из моды.
Схема удвоителя напряжения. Каждый конденсатор получает полный вольтаж, поэтому на выходе DC двойное напряжение. Серые диоды не используются в работе удвоителя
Две стороны разделены «пограничной изоляцией», которая отмечена зелёным пунктиром на фотографии. Через границу не проходит никаких электрических соединений. Трансформаторы пропускают энергию через эту границу через магнитные поля без прямого электрического соединения. Сигналы обратной связи передаются на основную сторону с помощью оптоизоляторов, то есть световыми импульсами. Это разделение является ключевым фактором в безопасной конструкции: прямое электрическое соединение между линией AC и выходом БП создаёт опасность удара электрическим током.
Источник питания с маркировкой основных элементов. Радиаторы, конденсаторы, плата управления и выходные кабели удалены ради лучшего обзора (SB означает источник резервного питания, standby supply)
switching transistor на схеме выше).
Это силовой МОП-транзистор (MOSFET)3. Поскольку во время использования он нагревается, то установлен на большом радиаторе. Импульсы подаются в главный трансформатор, который в некотором смысле является сердцем БП.Трансформатор состоит из нескольких катушек проволоки, намотанных на намагничиваемый сердечник. Высоковольтные импульсы, поступающие в первичную обмотку трансформатора, создают магнитное поле. Сердечник направляет это магнитное поле на другие, вторичные обмотки, создавая в них напряжение. Так ИБП безопасно вырабатывает выходной ток: между двумя сторонами трансформатора нет электрического соединения, только соединение через магнитное поле. Другим важным аспектом является то, что в первичной обмотке много оборотов проволоки вокруг сердечника, а на вторичных контурах гораздо меньше. В результате получается понижающий трансформатор: выходное напряжение намного меньше входного, но при гораздо большем вольтаже.
Переключающий транзистор3 управляется интегральной схемой под названием «ШИМ-контроллер режима тока UC3842B».
Этот чип можно считать мозгом БП. Он генерирует импульсы на высокой частоте 250 килогерц. Ширина каждого импульса регулируется для обеспечения необходимого выходного напряжения: если напряжение начинает падать, чип производит более широкие импульсы, чтобы пропускать больше энергии через трансформатор4.
Крупным планом показаны выходные диоды. Слева вертикально установлены цилиндрические диоды.
В центре — пары прямоугольных силовых диодов Шоттки, в каждом корпусе по два диода. Эти диоды прикреплены к радиатору для охлаждения. Справа обратите внимание на два медных провода в форме скоб. Они используются в качестве резисторов для измерения тока
Основными являются выходы 5 и 12 В. Они регулируются одной микросхемой контроллера на основной стороне. Если напряжение слишком низкое, микросхема увеличивает ширину импульсов, пропуская больше мощности через трансформатор и увеличивая напряжение на вторичной стороне БП. А если напряжение слишком высокое, чип уменьшает ширину импульса. Примечание: одна и та же схема обратной связи управляет выходами на 5 и 12 В, поэтому нагрузка на одном выходе может изменять напряжение на другом. В более качественных БП два выхода регулируются по отдельности5.
Нижняя сторона печатной платы. Обратите внимание на большое расстояние между цепями основной и вторичной сторон БП. Также обратите внимание, какие широкие металлические дорожки на основной стороне БП для тока высокого напряжения и какие тонкие дорожки для схем управления
Вы можете задать вопрос, как микросхема контроллера на основной стороне получает обратную связь об уровнях напряжения на вторичной стороне, поскольку между ними нет электрического соединения (на фотографии виден широкий зазор).
Трюк в использовании хитроумной микросхемы под названием оптоизолятор. Внутри чипа на одной стороне чипа инфракрасный светодиод, на другой светочувствительный фототранзистор. Сигнал обратной связи подаётся на LED и детектируется фототранзистором на другой стороне. Таким образом оптоизолятор обеспечивает мост между вторичной и первичной сторонами, передавая информацию светом, а не электричеством6.
Источник питания также обеспечивает отрицательное выходное напряжение (?12 В). Это напряжение в основном устарело, но использовалось для питания последовательных портов и слотов PCI. Регулирование питания ?12 В кардинально отличается от регулирования +5 и +12 В. Выход ?12 В управляется стабилитроном (диодом Зенера) — это специальный тип диода, который блокирует обратный ток до определённого уровня напряжения, а затем начинает проводить его. Избыточное напряжение рассеивается в виде тепла через силовой резистор (розовый) под управлением транзистора и стабилитрона (поскольку этот подход расходует энергию впустую, современные высокоэффективные БП не используют такой метод регулирования).
Питание ?12 В регулируется крошечным стабилитроном ZD6 длиной около 3,6 мм на нижней стороне печатной платы. Соответствующий силовой резистор и транзистор A1015 находятся на верхней стороне платы
Пожалуй, наиболее интересной схемой регулирования является выход 3,3 В, который регулируется магнитным усилителем. Магнитный усилитель — это индуктор с особыми магнитными свойствами, которые заставляют его работать как ключ (переключатель). Когда ток подаётся в индуктор магнитного усилителя, то сначала он почти полностью блокирует ток, поскольку индуктор намагничивается и магнитное поле увеличивается. Когда индуктор достигает полной намагниченности (то есть насыщается), его поведение внезапно меняется — и индуктор позволяет частицам течь беспрепятственно. Магнитный усилитель в БП получает импульсы от трансформатора. Индуктор блокирует переменную часть импульса. Выход 3,3 В регулируется изменением ширины импульса7.
Магнитный усилитель представляет собой кольцо из ферритового материала с особыми магнитными свойствами.
Вокруг кольца намотано несколько витков проволоки
Основные компоненты установлены на верхней стороне платы со сквозными отверстиями, а нижняя сторона покрыта крошечными SMD-компонентами, которые нанесены путём поверхностного монтажа. Обратите внимание на резисторы с нулевым сопротивлением в качестве перемычек
Эта система гораздо меньшей мощности, поэтому в цепи трансформатор меньшего размера.
Чёрно-жёлтые трансформаторы: трансформатор для резервного питания находится слева, а основной трансформатор — справа. Перед ним установлена микросхема для управления резервным питанием. Большой цилиндрический конденсатор справа — компонент удвоителя напряжения. Белые капли — это силикон, который изолирует компоненты и удерживает их на месте
Блок питания REC-30 для телетайпа Model 19 (ВМФ США) 1940-х годов
Я уже писал о БП, включая историю блоков питания в IEEE Spectrum. Вам также могут понравиться детальные разборы зарядного устройства Macbook и зарядного устройства iPhone.
Этикетка на блоке питания
На этикетке БП указано, что он изготовлен компанией Bestec для настольного компьютера Hewlett-Packard Dx5150. Этот БП слегка не соответствует формату ATX, он более вытянут в длину. [вернуться]
2 Вы можете задать вопрос, почему AC напряжением 230 В преобразуется в постоянный ток 320 В.
Причина в том, что напряжение переменного тока обычно измеряется как среднеквадратичное, которое в каком-то смысле усредняет изменяющуюся форму волны. По факту в 230-вольтовом сигнале AC есть пики до 320 вольт. Конденсаторы БП заряжаются через диоды до пикового напряжения, поэтому постоянный ток составляет примерно 320 вольт (хотя немного провисает в течение цикла). [вернуться]
3 Силовой транзистор представляет собой силовой МОП-транзистор FQA9N90C. Он выдерживает 9 ампер и 900 вольт. [вернуться]
4 Интегральная схема питается от отдельной обмотки на трансформаторе, которая выдаёт 34 вольта для её работы. Налицо проблема курицы и яйца: управляющая микросхема создаёт импульсы для трансформатора, но трансформатор питает управляющую микросхему. Решение — специальная цепь запуска с резистором 100 kΩ между микросхемой и высоковольтным током. Она обеспечивает небольшой ток для запуска микросхемы. Как только чип начинает отправлять импульсы на трансформатор, то питается уже от него.
[вернуться]
5 Метод использования одного контура регулирования для двух выходов называется перекрёстным регулированием. Если нагрузка на одном выходе намного выше другого, напряжения могут отклоняться от своих значений. Поэтому во многих БП есть минимальные требования к нагрузке на каждом выходе. Более продвинутые БП используют DC/DC преобразователи для всех выходов, чтобы контролировать точность напряжения. Дополнительные сведения о перекрёстном регулировании см. в этих двух презентациях. Один из обсуждаемых методов — многоуровневая укладка выходных обмоток, как в нашем БП. В частности, 12-вольтовый выход реализован в виде 7-вольтового выхода поверх 5-вольтового выхода, что даёт 12 вольт. При такой конфигурации ошибка 10% (например) в 12-вольтовой цепи будет составлять всего 0,7 В, а не 1,2 В. [вернуться]
6 Оптоизоляторы представляют собой компоненты PC817, которые обеспечивают 5000 вольт изоляции между сторонами БП (то есть между высокой и низкой сторонами).
Обратите внимание на прорезь в печатной плате под оптоизоляторами. Это дополнительная мера безопасности: она гарантирует, что ток высокого напряжения не пройдёт между двумя сторонами оптоизолятора вдоль поверхности печатной платы, например, при наличии загрязнения или конденсата (в частности, прорезь увеличивает расстояние утечки). [вернуться]
7 Ширина импульса через магнитный усилитель устанавливается простой схемой управления. В обратной части каждого импульса индуктор частично размагничивается. Схема управления регулирует напряжение размагничивания. Более высокий вольтаж усиливает размагничивание. Тогда индуктору требуется больше времени для повторного намагничивания, и, таким образом, он дольше блокирует входной импульс. При более коротком импульсе в цепи выходное напряжение уменьшается. И наоборот, более низкое напряжение размагничивания приводит к меньшему размагничиванию, поэтому входной импульс блокируется не так долго. В итоге выходное напряжение регулируется изменением напряжения размагничивания.
Обратите внимание, что ширина импульса в магнитном усилителе регулируется управляющей микросхемой. Магнитный усилитель сокращает эти импульсы по мере необходимости при регулировании выходного напряжения 3,3 В. [вернуться]
8 Плата управления содержит несколько микросхем, включая операционный усилитель LM358NA, чип супервизора/сброса TPS3510P, четырёхканальный дифференциальный компаратор LM339N и прецизионный эталон AZ431. Чип супервизора интересный — он специально разработан для БП и контролирует выходное напряжение, чтобы оно было не слишком высоким и не слишком низким. Прецизионный эталон AZ431 — это вариант эталонного чипа TL431, который часто используется в БП для обеспечения опорного (контрольного) напряжения. Я уже писал о TL431. [вернуться]
9 Источник резервного питания использует другую конфигурацию — обратноходовой трансформатор. Здесь установлена управляющая микросхема A6151 с переключающим транзистором, что упрощает конструкцию.
Схема БП с использованием A6151.
Она взята из справочника, поэтому не идентична схеме нашего БП, хотя близка к ней
[вернуться]
10 Если хотите изучить подробные схемы различных БП формата ATX, рекомендую сайт Дэна Мельника. Удивительно, сколько существует реализаций БП: различные топологии (полумостовые или прямые), наличие или отсутствие преобразования коэффициента мощности (PFC), разнообразные системы управления, регулирования и мониторинга. Наш БП довольно похож на БП с прямой топологией без PFC, внизу той странички на сайте Дэна. [вернуться]
Являясь вашим партнером в области управления питанием, мы постоянно стремимся раздвинуть границы мощности: разрабатываем новые технологии процессов, компоновки и проектирования схем, чтобы создавать лучшие устройства для вашего приложения. Мы стремимся работать вместе с вами для решения ключевых задач проектирования систем электропитания — повышения удельной мощности, продления срока службы батареи, снижения электромагнитных помех (EMI), улучшения питания и целостности сигнала, а также повышения безопасности систем.
Наша миссия — сделать возможными инновации для инженеров во всем мире.
На протяжении десятилетий компания TI была в авангарде разработки новых процессов, компоновки и технологий проектирования схем, чтобы создавать лучшие силовые устройства для вашего проекта.
Будь то повышение удельной мощности, продление срока службы батареи, уменьшение электромагнитных помех, сохранение мощности и целостности сигнала или обеспечение безопасности при наличии высокого напряжения, мы готовы работать вместе с вами для решения этих ключевых задач управления питанием.
стрелка вправо Низкий ток покоя стрелка вправо Низкий уровень электромагнитных помех стрелка вправо Удельная мощность стрелка вправо Низкий уровень шума и точность стрелка вправо Изоляция
Руководство пользователя
Краткое справочное руководство по топологиям питания
Коллекция из 17 наиболее распространенных топологий источников питания с аппаратным переключением, которые можно легко загрузить и распечатать.
документ-pdfAcrobat ПДФ
Больше литературыДополнительная литература
5 основных тенденций, способствующих изменениям в управлении питанием
Удобная для чтения брошюра, в которой объясняются технологии и ключевые категории продуктов, которые мы разрабатываем для дальнейшего развития энергопотребления.
документ-pdfAcrobat ПДФ
РесурсРесурс
Ресурсы для семинаров по проектированию источников питания
Более 30 лет опыта проектирования источников питания в одном месте. Ознакомьтесь с практическими и техническими документами и презентациями наших семинаров по проектированию источников питания, которые проводятся раз в два года.
Инструмент для проектирования
WEBENCH® Power Designer создает индивидуальные схемы электропитания в соответствии с вашими требованиями.
Среда предоставляет вам комплексные возможности проектирования источников питания, которые экономят ваше время на всех этапах процесса проектирования.
Инструмент моделирования
PSpice® for TI — это среда проектирования и моделирования, помогающая оценить функциональность аналоговых схем. В этом полнофункциональном пакете для проектирования и моделирования используется модуль аналогового анализа от Cadence®. Доступный бесплатно PSpice для TI включает в себя одну из крупнейших библиотек моделей в (…)
Инструмент для проектирования
Power Stage Designer — это инструмент на основе JAVA, помогающий ускорить проектирование источников питания, поскольку он вычисляет напряжения и токи для 21 топологии на основе данных, введенных пользователем.
Кроме того, Power Stage Designer содержит инструмент для построения графиков Боде и полезный набор инструментов с различными функциями для проектирования источников питания (…)
спросил
Изменено 7 лет, 10 месяцев назад
Просмотрено 9к раз
\$\начало группы\$По моему собственному опыту, записать микроконтроллер довольно просто. Поместите 5V на землю, GND на V CC и в одно мгновение ваш чип сгорит.
Что именно происходит внутри, что заставляет его полностью перестать функционировать? Например, если бы я мог волшебным образом открыть чип, переставить все его полупроводниковые соединения и починить его, где именно мне нужно было бы искать и что мне нужно было бы делать?
Если это зависит от чипа, пожалуйста, выберите любой, который может ответить на мой вопрос или хотя бы дать мне представление.
Большинство коммерческих интегральных схем изолированы от материала подложки P-N переходом с обратным смещением (включая детали из КМОП). Подложка обычно привязана к напряжению, которое, как ожидается, будет самым отрицательным.
Если это не так, то переход становится смещенным в прямом направлении и может проводить большой ток, расплавляя металл или нагревая переход до такой степени, что он больше не действует как диод. Обычно это напряжение около 0,6 В, но производители ИС стараются не рисковать, говоря вам не опускаться ниже -0,3 В.
(ссылаясь на приведенную ниже диаграмму, но не показанную, подложка будет привязана к контакту 5)
Большинство КМОП-деталей имеют другую особенность: если часть микросхемы имеет нормальное напряжение Vdd, а другая часть имеет большой отрицательный ток это вызовет большой паразитный SCR, который является побочным эффектом структуры, затем источник питания устройства потребляет большой ток, который вызывает перегрев, плавление и т.
д., если ток не ограничен извне. Это называется защелкой.
Учитывайте нелинейный, асимметричный (чувствительный к полярности), физически малый характер внутренних устройств и их небольшие пути теплопроводности. Соедините это с разрушением очень тонких изолирующих слоев низким напряжением (высокое поле В/м), создавая двунаправленные пути проводимости с низким сопротивлением.
Внутренний температура отдельного устройства очень быстро повышается и разрушает его полупроводниковые/изоляционные свойства. После разрушения это создает другие пути с низким сопротивлением, вызывающие множественные каскадные сбои в других устройствах на чипе.
Все это происходит очень быстро и это одностороннее событие . ( Подумай Шалтай-Болтай — Собрав все части вместе, вы не вернетесь к тому, с чего начали — Шалтай покинул здание)
Как ты мог его починить?
По сути, вы не можете, потому что магии не существует.
В цепи будет так много взаимодействующих неисправностей, что будет практически невозможно локализовать какую-либо неисправность. (Помните, что даже в «простой» ИС вы имеете дело с сотнями тысяч устройств.) Все неисправные устройства должны быть идентифицированы и заменены одновременно (при условии, что у вас есть возможность восстановить все неисправные устройства на атомарном уровне). — пропустите только один, и вам придется начать снова, когда вы включите питание.
Простое решение (и наиболее экономичное по времени и деньгам): выбросить дохлую ошибку, извлечь уроки из опыта, заменить ее новым чипом с полными характеристиками и в следующий раз быть более осторожным с источником питания.
\$\конечная группа\$ 2 \$\начало группы\$ Поздний ответ, я пришел сюда по другому вопросу, но заметил, что на самом деле ни один из этих ответов не касается реальной причины, по которой почти любую микросхему / микросхему можно поджарить, подав обратное напряжение питания.
Настоящая причина в том, что все микросхемы должны иметь защиту от электростатического разряда на всех контактах, которые не являются контактами питания, с такой схемой:
Так что почти каждый контакт имеет это! Это много диодов параллельно. Вы можете легко уничтожить все эти диоды, поменяв местами питание. И это фактически разрушает ваш чип.
Упомянутое выше защелкивание — это эффект, возникающий, когда источник питания имеет правильную полярность, но на вход или выход подается или поступает ток, вызывая неисправность, как описано выше. Это не имеет ничего общего с обратным предложением! Если вы думаете, что я говорю чепуху, посмотрите, как проводится тест на защелкивание. Для проведения таких испытаний имеется специализированное измерительное оборудование.
Пожалуйста, прочитайте эту прекрасную статью, объясняющую блокировку, и обратите внимание, что подача «нормальная», поэтому не реверсируется! Если вы все еще сомневаетесь, прочитайте EIA/JEDEC STANDARD IC Latch-Up Test EIA/JESD78.
Что именно происходит внутри, что заставляет его перестать функционировать?
Превышение тока, соединения могут сопротивляться току только в одном направлении, при обратной полярности происходит короткое замыкание. Выделяется тепло, сгорают спаи и другие перегретые элементы.
Если бы я мог волшебным образом открыть чип и переставить все его полупроводниковые соединения и закрепить…
Вы не можете исправить это (практически), потому что многие соединения теперь сломаны/испарены, как и их ближайшее окружение.
Защита от переполюсовки довольно проста (диод), однако создает падение напряжения и дополнительный нагрев, производитель не встраивает ее в микросхему, при необходимости пользователь ИС может добавить внешний диод.
\$\конечная группа\$ 0 \$\начало группы\$ Поскольку полупроводниковые структуры очень малы, сжечь их действительно несложно.
Обязательно, но не отображается
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.