История сложного ремонта 80W LED драйвера люстры

Данную тему всегда игнорировал и относился к ней с долей пренебрежительности. Думал, что эта тема избита радиолюбителями вдоль и поперек, ну как тема компьютерных БП, на коих можно легко найти очень много схем, книг и прочего материала. Да и устройство их как правило банально — простой обратноход на дросселе со стабилизацией тока и все!

Но был не прав.
На прошедшей недели одна знакомая принесла неисправный блок управления LED люстры, просила отремонтировать ибо «бахнул весьма сильно». Я подумал и согласился. Работы было много а времени по вечерам очень мало. Пока не заболел и не пришлось дома слечь. Вот тут между процедурами было время заняться изучением проблемы.

К сожалению, на лицевой стороне этого блока отсутствует шильдик с характеристиками. Есть только наклейка сзади пластикового корпуса с указанием марки производителя Estares и типа люстры «Gravitacia» 80W R-648-White-IP44-220V, которую к слову еще можно купить. Хозяйка сказала, что люстре уже около 6-7лет, и работала хорошо.

Попытался поначалу понять, что это за драйвер по характеристикам.
Так, например в продаже смог найти такого же форм-фактора LED драйвер — КомплектLED DRIVER LD 80 RC 80 Вт с пультом ДУ. Этот драйвер на 24В/3А, в ремонтируемом же, во вторичных цепях стоят конденсаторы на 63В, значит там рабочее напряжение свыше 50 вольт.

Попытался найти в продаже подобные устройства. Вдруг можно взять и купить новый, за недорого – китайский шерпотреб ведь.)) Поиски по сети быстро остудили этот энтузиазм.

Прежде чем ремонтировать, это устройство попытался найти в сети хотя-бы одну статью на эту тему. Начал поиск по запросу «Ремонт LED драйвера 80W». Учитывая то, что интернет, как уже много лет сильно заспамен, перешел в категорию «Картинки», чтобы увидеть подобную плату той с которой работаю. Результат оказался очень скромным, все ссылки шли на сайт svet-domoi.ru, там две статьи посвящены ремонту подобных драйверов:
— Моргает люстра Estares Saturn 60w? Пора в ремонт.
— Мигает люстра Saturn 60w? Еще одна причина неисправности.

Э-эх подумалось мне если бы и у меня она «моргала» или хотябы «подмигивала одним глазом» ))
Ну или хотя-бы конденсаторы были плохие.
У меня же случай оказался весьма тяжелый (об этом будет ниже, а конденсаторы к слову оказались все исправными… я проверил)

Пришлось вернутся к проблеме и плотно заняться поиском решения.

1. Вскрытие, чистка и первичная диагностика.

При вскрытии корпуса сразу видно, что неисправность локализована по первичной цепи.

Оттопырив конденсатор E1, видны следы открытой дуги на поверхности платы:

Берем маленький кусочек ваты, смачиваем 647 растворителем и вычищаем.
Теперь масштаб повреждений виден еще лучше:

Имеем полное разрушение:
— резистора R14 и участка прилегающей дорожки (хотя видны фрагменты кода 101)
— конденсатора С5 и участка прилегающей дорожки.
— транзистора Q3 по фрагментам текста, которого его еще следовало идентифицировать.

Дальше прозваниваю и проверяю входную цепь:
— Предохранитель — цел.
— По входу КЗ нету, диоды сетевого моста — целы, конденсаторы CX1-3 и E1 — исправны.
— Выпаиваю радиатор с транзистором Q1 – пробит.
— Позваниваю тройку параллельно включенных резисторов R5-7 — сожжены на разрыв.
— Диод D7 тот что красный в стекл. Корпусе — пробит.
— ШИМ контроллер IC1 – пробит.
Посчитал, что причиной всего этого был пробой ключевого транзистор Q1 и дальше пошло поехало. Дальнейшее расследование привело к другой причине.

Для полноценного ремонта решил срисовать схему первичной цепи. Уже по опыту знаю, что это лучше все-же сделать. Да это ресурсоемко, но не имея схемы придется потратить на ремонт еще больше времени… и все ровно придется срисовывать схему.
Потому рисуем схему, причем почти всю.

2. Идентификация компонентов, восстановление принципиальной схемы

Для этого требуется идентифицировать компоненты по их SMD коду.
В случае диодов, транзисторов и прочей мелочи все просто, вбиваем в поиск SMD код и приписывает smd marking code. Например в нашем случае Q2 имеет код Y1, вбиваем в поиск “y1 smd marking code”
тут поисковик выдаст массу ссылок на NPN транзистор SS8050. Путем нехитрых рассуждений и предположений было установлено, что разрушенный транзистор Q3 есть PNP собрат Q2 а именно SS8550. Согласно даташиту к smd версии SS8550 его код — Y2. Как раз фрагменты этого кода и видны на остатках этого транзистора:

Самое сложное было выяснить типа ШИМ контроллера. Тут без опыта, куда по сложнее понять где в надписи код, или там название микросхемы. Вот как выглядит оригинальный ШИМ:

Попытки непосредственно гуглить коды 32G51A или 136A, либо фрагменты этих кодов, к желаемому результату не приведут. Тут на помощь приходит замечательный сайт huaweidevices.ru или такой же замечательный форум monitor.net.ru/forum где можно хотябы спросить и получить ответ. В первом случаем добрые люди занятые ремонтом систематизировали все эти мелкие ШИМ контроллеры в целый раздел Шим-контроллеры в корпусе SOT23-6, в котором по назначению ножек и фрагменту кода ищешь описание «зверя». Поэтому к тому времени как пойдете в этот раздел, как минимум надо идентифицировать назначение — трех ног из шести. Гарантированно можно идентифицировать GND, VCC и OUT. К тому времени у меня уже был черновик соединений схемы. Там по таблице все сошлось на OB2532MP.
Но ребята с монитор.нет, справедливо уточнили тип микросхемы а именно OB2532AMP. Даташиты этих микросхем по части описания, немного разные. Один описывает именно ШИМ контроллер обратноходового изолированного БП, другой трансформаторный LED драйвер, который по сути ни, что иное как изолированный обратноход! Ладно давай сравним их блок схемы:

Как видно с точностью до линии эти блок-схемы, одинаковы.
Стало быть OB2532MP и OB2532AMP по сути одинаковые микросхемы, которые китайские маркетологи продвигают в разных предметных нишах.
На Украине смог найти только OB2532MP, только здесь по 8грн/шт. Заказал там 5штук шимок, и два силовых ключа 20N60C (об этом будет ниже).

И так распознав все детали, построил эскиз первичной цепи со всеми спаленными деталями:

3. Закупка и замена деталей

Выпаиваем все детали и снова зачищаем плату:

Обратите внимание на мощность многожильного обмоточного провода первичной обмотки, таким же и вторичка намотана.
Справа, видно как нагружен диод D5, видать инженеры неправильно рассчитали RCD снаббер.

Когда все опознано начал закупку, причем с ШИМ контроллера. Когда приехали с магазина микросхемы и силовые ключи, прежде чем запаять решил проверить полевой транзистор. Тестер показал, что это именно N канальный транзистор но… но … его емкость составила 880pf. Тут я в своей работе сделал паузу. Я хоть и начинающий в этом деле, но уже слышал про зависимость между емкостью и мощностью полевого ключа. Смотрю даташит на оригинальный 20N60C — типичная емкость такого транзистора – 2400pf! Беру выпаянные полевики с комповых БП
2SK3767 (2.0A/600V) – емкость 490pF,
11N65 (11.0A/650V) – емкость 2080pF,
20N60C3(20.0A/600V) – емкость 6,88nF!
Т.е. мне вместо 20А полевика втулили китайский «фекалистр» на ток в 3-4А, так еще неизвестно на какое рабочее напряжение (вполне может быть низковольтным).
Ну чтож других транзисторов у меня нет, бегать по магазинам с болезнью, нет сил и пользы для ближних — иду на риск и заменяю оригинальный китайский транзистор 20А CS20N65F на (11A) 11N65 с хорошего но убитого компового б/у БП (который был пущен на разборку).
С обычными SMD транзисторами Q2 и Q3 все проще, заменил на подобные по структуре BC817-40 и BC807-40.
Резисторы R5, R6, и R7, купить в одном месте оказалось невозможным, но учитывая то что они включены параллельно, и в совокупности имеют сопротивление 0.155 Ома, предусмотрел замену на другую комбинацию чтобы эквивалент сопротивления был близок. И когда я пошел в ближайший магазин, то номинала 0.39Ом не было были от 0.47, 0.75 и выше. Но ведь если купить все по 0.47, то их эквивалент при 3шт – 0.47/3 = 0,157Ома! Почти то, что надо. Их и купил сразу 10штук.
С конденсатором С5 дело обстоит сложнее, в даташите к Шим контроллеру нет рекомендаций по его номиналу, там вообще он отсутствует как таковой (по цепи токовой ОС). Я полистал свой архив схем подобных узлов и заметил, что там ставят кондер в пределах 1nf. Так и сделал втулил 1.0nf в корпусе 0805.
Резистор R14 поставил, таким же как в оригинальной схеме, дорожку заменил жилой гибкого медного провода.

В итоге схема с новыми компонентами стала такой:

Все запаяно отмыто от канифоли, и выглядит как новое (до подпайки конденсатора E1? был демонтирован чтобы не мешать работе):

4. Испытание

Естественно когда все собрал был уверен, что на 90% проблема решена, остальные 10% сомнений полагались на ШИМ контроллер из той же посылки, что и китайские «фекалисторы „20N60С“», мало ли, а вдруг и там вместо ШИМ будет НеЧтоИное. Потому было принято решение вообще подать с лабороторника на сетевой вход драйвера и посмотреть реакцию.
Подключил я RD6006 к входу и начал с 2В наращивать напряжение… и уже на отметке в 5В, появился ток несколько десяток миллиампер, крутанул чуть выше уже сотни… когда крутанул к 23В, блок перезагрузился (ибо питался от слабого адаптера на 20W мощности).

Тут я понял, что нужно немного отдохнуть, и попить чаю.
Что-то, где-то, еще… пробито.
Но ведь перед пайкой за исключением ШИМа IC1, все устанавливаемые компоненты были, проверены. Оборудование силовое, статики не боится, паялось паяльной станцией при темп. 360град.
Выйти из строя по причине пайки ничего не должно.

Решил сделать так — выпаиваю транзистор Q1, и снова подаю низкое постоянное напряжение, и все повторяется снова. Это как так!? Ведь при отсутствии Q1 мы имеем разрыв силовой цепи обратнохода, но при входных 8В ток протекает под 270мА! Щупаю пальцем, ремонтируемый участок платы греется транзистор Q2 и диод D7, который подключен к затвору транзистора Q1!!!
Стоп, транзистор Q1 выпаян, а через диод D7 ток продолжает идти, ибо он нагрет, и нагрета площадка под ним. Я начинаю более тщательно изучать плату, не проморгал ли я какой либо, еще подключенный компонент к узлу стока транзистора Q1.
Изучал не долго, схема срисована правильно и ничего лишнего там не подпаяно, но ток идет по пути Q2(К->Э)-> D7(K->A) -> на пятак транзистора Q2:G. Аккуратно увеличиваю ток до 1А, и греются пятаки транзистора Q1. Сказка в общем!

Просвечиваю текстолит, вижу между, его слоев пятно, локализованное как раз в области пятоков Q1.
Я видел его видел его и раньше, но проигнорировал это полагая, что оно возникло из-за эксплуатации перегрева текстолита.
И так смотрим с тыльной стороны:

С лицевой стороны

На этих снимках мы видим скрытый диэлектрический пробой текстолита, между монтажными отверстиями транзистора Q1. Пробой был дуговой, и вызвал внутреннюю металлизацию прослойки текстолита между слоями платы.
Коварство такой поломки в том, что снаружи этот дефект не виден, а значит то что при замене всех компонент, при включении будет повтор.
Все это из-за неправильного проекта монтажной площадки под силовой транзистор Q1, тут китайские инженеры выбрали самый простой, низковольтный вариант, когда все выводы расположены в один ряд. Хороший же проектировщик предусматривает применить шахматное расположение выводов с фрезерованием канала вокруг центрального вывода, как то так:

Немного поразмыслив принял ряд мер:
1. Рассверлить, отверстие под первый вывод (G) до 4мм
2. Убрать остаточную металлизацию вплотную к аноду D7.
3. Вывод G транзистора Q1 подключить навесным способом.
4. Заменить убитый на испытаниях Q2 и до кучи Q3
После выполнения всех этих мер, проблемы с коротким замыканием между 1 и 2 пятаками Q1, исчезли.
Но забегая вперед скажу, что надо было п. 1-3 повторить и для третьего вывода Q1, я об этом не подумал и поплатился.

Теперь уже испытание постоянным низким напряжением все выдержало. Подал 90В из рабочего LED драйвера, и заметил, что устройство ожило, на выходе появился потенциал, однако были слышны тихие периодические прищёлкивания. Звук проигнорировал думал неустойчивая работа обратнохода на 90В дают такой эффект.
Тогда подключаю и подаю сеть 220В, звук усилился и через 5-6век работы возникла открытая дуга на том же участке платы!
Результат этого микрочернообыля:

Снова решил отдохнуть и попить чаю.
Теперь, мало того, что сгорело все тоже самое, что и раньше, теперь добавились диоды моста D1-4 и плавкий предохранитель на входе. Версия была только одна – не до конца локализованный пробой между площадками Q1. Как писал раньше надо также рассверлить гнездо под вывод №3, транзистора Q1, а сам вывод Q1:S, подпаять к площадке с резисторами R5-7, но убрав металлизацию подальше от отверстия вывода Q1:S.
Набравшись терпения, все сгоревшее выпаиваем, зачищаем, затем слесарим плату и по второму кругу устанавливаем все целое:

Потом лаком усилил изоляцию вокруг отверстий.
Повторил весь цикл испытаний, на низком и среднем постоянным напряжением.
Ну и снова подаю сетевые 220В, при этом устройство работает так тихо, что я заподозрил себя в недоработках. Когда взял тестер и сделал замеры в первичных и вторичных цепях то заметил, что все в норме и соответствует принципиальной схеме устройства:

Проверить под нагрузкой длительно нечем. Надо создать электронную нагрузку. Единственно, что смог предпринять в этом плане — взял нихромовую спирать на 42Ома, и подключил к одному из каналов. Спираль начала быстро нагреваться, второй канал был отключен. Пульта, нет потому активировать его не могу. Мне было достаточно видеть, что система работает под нагрузкой, на том и закончил работы над эти многострадальным девайсом. Работает – не трогай)))
По хорошему, надо делать проект платы, с точным внешним контуром, но исправленным косяком с посадкой под транзистор Q1 – применить шахматное расположение выводов с фрезерованием между ними. Заказать у Китайских друзей платы по проекту, и перенести всю элементную базу на правильные платы.

На этом сегодня все, благодарю за внимание!

Дополнение от 04.12.21:
— Принципиальная схема в формате sPlan v7;
— шаблоны используемые для построения схем в sPlane (
1 Детали электронных схем.spl7, 1.3 Детали электронных схем — Разъемы, клеммы, соединители.spl7). Размеры УГО подобраны так, чтобы удобно вписывать схему в листы формата A4 и А3, и чтобы хорошо вписывать картинку схему в электронные документы.