علت عمده‌ی خرابی پاورهای کامپیوتر چیست؟

۲۸ فروردین ۹۸ گوناگون

منبع تغذیه کامپیوتر (PSU) که بیشتر با نام پاور در بین کاربران شناخته می‌شود، یکی از حیاتی‌ترین قطعات هر کامپیوتر است. در این مطلب به بررسی علت عمده‌ی خرابی پاورهای کامپیوتر می‌پردازیم.

یکی از قطعات کامپیوتر که از جهات مختلف، زیر بیشترین فشارها قرار می‌گیرد، منبع تغذیه (پاور) یا PSU است. این قطعه پل ارتباطی برای تبدیل ولتاژ از شبکه‌ی برق شهری به اجزاء مختلف سیستم کامپیوتر است. بنابراین پاور باید با تمام نوسانات از سمت برق شهری به نحوی برخورد کند که این نوسان به سایر قطعات کامپیوتر منتقل نشود و در شرایطی که دستگاه‌هایی مثل UPS یا Power Conditioner در مدار موجود نباشد، این کار بسیار سخت‌تر خواهد بود.

در پاورهای ضعیف با کیفیت پایین، اولین بخش‌هایی که معمولاً آسیب می‌بینند، خازن‌های الکترولیتی و فن خنک‌کننده هستند. اما در این مطلب قصد داریم دلایل خرابی در پاورهایی که از قطعات باکیفیت استفاده می‌کنند را بررسی کنیم. اما پیش از آغاز کلام اصلی، بگذاریم نگاهی مخصوص به یکی از اجزاء مهم در پاورهای امروزی بیندازیم: خازن‌های سرامیکی چندلایه یا MLCC.

چند کلمه درباره خازن‌های سرامیکی چندلایه
MLCCها به طور گسترده و معمولاً به خاطر اهداف مربوط به فیلترینگ در مدارهای منبع تغذیه مورد استفاده قرار می‌گیرند. این قطعات مزایای مختلفی از جمله قیمت پایین، اندازه‌ی کوچک، میزان مقاومت سری معادل (ESR) پایین، قابلیت اطمینان بالا و تحمل بیشتر در برابر تغییرات جریان برق را به مدار اضافه می‌کنند. یکی از ویژگی‌های جالب خازن‌های سرامیکی چندلایه‌ی نوع High-dielectric (قدرت دی‌الکتریک بالا) تغییر ظرفیت آن‌ها در مقابل ولتاژ DC ورودی است؛ به این صورت که هرچه ولتاژ بالاتر رود، ظرفیت آن‌ها کاهش می‌یابد. چیزی که بسیاری از افراد از آن بی‌اطلاع هستند این است که خازن‌های MLCC (و تمام خازن‌های سرامیکی دیگر) می‌توانند باعث ایجاد Coil Whine شوند.

خازن‌های سرامیکی، پیزوالکتریک هستند. زمانی که ولتاژ ورودی یک خازن سرامیکی بالا یا پایین می‌رود، اندازه‌ی فیزیکی آن خازن نیز تغییر می‌کند و همین مسأله باعث ایجاد Coil whine می‌شود که کاربر آن را به صورت صدای نویز می‌شنود.

دلایلی که باعث ایجاد مشکل در پاورهای باکیفیت می‌شوند

مشکلات مربوط به خازن‌های سرامیکی چندلایه

بر اساس گزارش منابع، اکثر خرابی‌ها در پاورهای باکیفیت به علت خرابی خازن‌های سرامیکی (MLCC) اتفاق می‌افتد. حتی یک MLCC خراب می‌تواند باعث مشکل شود و این خرابی نیز می‌تواند علل مختلفی داشته باشد:

جابجایی و نگهداری بد (مثلاً روی هم گذاشتن نامناسب PCBها در فرایند تولید)
خم شدن PCB (که می‌تواند در صورت اعمال گرمای بیش از حد در فرایند لحیم‌کاری انبوه اتفاق بیافتد)
لحیم‌کاری بی‌دقت PCB در تعمیرات
خم شدن پایه‌ها طی استفاده از تجهیزات تست مدار (ICT Fixture) که در فرایند تولید برای ارزیابی عملکرد صحیح PCB استفاده می‌شود

پیچ‌های بلند برای سوار کردن PCB
شاید این دلیل غیرمنطقی به نظر بیاید اما در بعضی مواقع، استفاده از پیچ‌های بیش از حد بلند می‌تواند باعث آسیب به PCB (برد مدار چاپی) شود.

آسیب به IC و MOSFET طی اسمبل کردن پاور

اگر خط تولید با سرعتی بیش از حالت معمولی مشغول به کار شود یا گرمای اعمال شده بیش از حد باشد، ممکن است آسیب‌های کوچکی به آی‌سی‌ها و ماسفت‌ها وارد شود که در طولانی‌مدت (یا تحت شرایط پرفشار) می‌تواند باعث خرابی پاور شود.

ولتاژ بالا و جریان غیرعادی
علاوه بر نوسان ولتاژ که می‌تواند بر اثر شرایط جوی (مثل رعد و برق) یا مشکلات دیگری در شبکه‌ی برق شهری ایجاد شود، جریان‌های بالا نیز می‌تواند به دلیل تقاضای انرژی ناگهانی (مثلاً در فرایند بالا آمدن سیستم) از برق شهر ناشی شود. این جریان‌های بالا را به اصطلاح «جریان‌های هجومی» می‌نامند و در منابع تغذیه‌ی سیستم، دلیل اصلی به وجود آمدن آن‌ها، وجود خازن در مدارهاست.

ولتاژ بالا و جریان غیرعادی می‌تواند باعث خرابی چندین قطعه‌ی مختلف از جمله فیوزها، پل‌های یک‌سوساز، دیودها و FETها شوند. حتی اگر پاور به MOV (برای محافظت در مقابل ولتاژ ناپایدار) و ترمیستور NTC (برای محافظت در مقابل جریان هجومی) مجهز باشد، باز هم ممکن است دچار مشکل شود؛ به‌خصوص اگر جهش جریان یا ولتاژ بیش از اندازه بالا باشد.

حمل و نقل اشتباه و شکستگی PCB
اگر شرایط ارسال و حمل و نقل ایده‌آل نباشد و بسته‌ی پاور با مراقبت حمل نشود، ممکن است با مواردی از شکستگی PCB مواجه شوید که باعث خرابی پاور می‌شوند. به همین دلیل، محافظت از قطعه در داخل جعبه امری ضروری است. لایه‌های ضخیم فوم بهترین راه برای محافظت از پاور (و البته سایر قطعات) در مقابل خرابی ناشی از حمل و نقل هستند.

بنا بر اطلاعات و آمار منابع مختلف، ارسال پاورها با حمل و نقل هوایی امکان خرابی در مقصد را به شدت افزایش می‌دهد، زیرا محصولات معمولاً در این حالت به صورت چندین «Master box» در قسمت مسافران هواپیما قرار داده می‌شوند. این روش ارسال معمولاً ارزان‌تر از ارسال در پالت‌های مختلف با هواپیمای باربری است. تمام اتفاقات بارگیری، پیاده کردن، لرزش‌ها و افتادن جعبه‌ها می‌تواند بخش زیادی از پاورها را خراب کند؛ به خصوص آن‌هایی که در جعبه‌ی خود حفاظت خاصی ندارند.

حشرات: این یک ترجمه‌ی غلط از «باگ» نیست!

منظور ما از این بخش باگ‌های نرم‌افزاری نیستند. منظورمان باگ به معنی واقعیِ خود، یعنی حشره است. در گذشته در بعضی از برندهای چینی تولیدکننده‌ی پاور، یک لایه فوم بین لایه‌ی لحیم‌کاری‌شده‌ی PCB و بدنه‌ی پاور دیده می‌شد. هدف از قرار دادن این لایه‌ها، جلوگیری از ورود حشرات به پاور بود، زیرا در بعضی مواقع، ورود مورچه‌ها و سوسک‌های کوچک به داخل پاور، می‌تواند باعث ایجاد اتصال کوتاه شده و قطعه را خراب کند. اما استفاده از فوم هزینه دارد، ضمن اینکه این کار جلوی حضور حشره در قسمت بالایی PCB را نمی‌گیرد. خوشبختانه تعداد اندکی از پاورها به خاطر ورود حشرات خراب می‌شوند. نرخ این اتفاق چیزی در حدود 10 درصد از کل خرابی‌های پاور مربوط به یکی از برندهای باکیفیت و محبوب بازار است. بنابراین دلایل، اکثر شرکت‌ها این مورد را نادیده می‌گیرند.

نتیجه‌گیری
به طور کلی، دلایل خرابی در پاورهای باکیفیت و سطح بالا را می‌توان به صورت زیر نام برد:

خرابی خازن‌های سرامیکی چندلایه
استفاده از پیچ‌های بلند برای سوار کردن مدار روی بدنه
آسیب‌دیدگی آی‌سی‌ها و فت‌ها به دلیل مشکلات لحیم‌کاری انبوه
لحیم‌کاری بی‌دقت در ساخت و تعمیر
شکستگی PCBها
جریان‌های هجومی بالا
حشرات موذی
نوسان ولتاژ بالا

شما به عنوان مصرف‌کننده نمی‌توانید با شش مورد اول کاری کنید، اما می‌توانید حشرات را از سیستم دور نگه داشته و از محافظ برق یا UPS برای محافظت از پاور در مقابل نوسان ولتاژ که فشار زیادی روی مدار پاور می‌آورند استفاده کنید. اگر در منطقه‌ای زندگی می‌کنید که شبکه‌ی برق شهری ناپایداری دارد، استفاده از یک UPS باکیفیت ضروری خواهد بود.

منبع: شهر سخت افزار

اشتراک گذاری در تلگرام