Danas je dobivena na popravak upravljačka ploča perilice rublja Gorenje iz 2021. godine.
Oznaka ploče je „EN BM-3.22 PS-21/L0-54-B-14-8-E/ REV23“. Postoji više inačica ove ploče, a kod narudžbe se vjerojatno svaki znak mora točno poklapati kako bi se dobila elektronički potpuno ista ploča sa istim softverom. Cijena ploče u evropskim zemljama je u rasponu 70-170 Eura, najjeftinije je naručiti iz Poljske, Češke ili Njemačke.
Sama ploča ima oznaku njemačke tvrtke DIEHL Controls. Ova tvrtka vuče korijene iz 1942. godine kada Paul Kolb osniva tvrtku AKO (Apparatebau Paul Kolb) za proizvodnju električnih ograda (pastira). Od 1950-tih godina tvrtka proizvodi grijalice i infracrvene radijatore. U konačnici, 1956. godine tvrtka razvija električni upravljački sustav za prvu automatsku perilicu rublja AEG-LAVAMAT. Tijekom 1968. godine tvrtka AKO osniva odjel elektronike, a 1980. godine kreće masovna proizvodnja perilica rublja sa potpuno elektroničkim upravljačkim sklopovima. Na prijelazu iz 1994. u 1995. godinu zbog sve težeg održavanja konkurentnosti poslovanja tvrtka AKO se pridružuje njemačkoj grupaciji Diehl. Od 1998. godine radi daljnje konkurentnosti na tržištu Diehl Controls otvara pogone u Poljskoj, Meksiku i naravno Kini. Ondje proizvodi elektroniku i module iz područja upravljanja, umrežavanja, napajanja, kontrole motora i slično.
Naša perilica se nakon završetka programa pranja isključila i nakon toga se više ne može uključiti, odnosno ne pokazuje nikakve znakove života (kao da je isključena iz mrežnog napajanja).
Kad nema naznaka prisutnosti napona obično se prvo provjere mrežni kabao te njegovi kontakti i spojevi. Zatim slijedi provjera mrežnih osigurača (rastalni, MOV, PTC), ulaznih RSO i EMI filtara i sličnih ulaznih mrežnih zaštita i filtara. U našem slučaju sve navedeno je ispravno.
Na pločici se ne vide elementi sa tragovima termičkih ili mehaničkih oštećenja. Na Internetu se ne mogu naći nikakvi podaci o ovoj ploči, štoviše ne može se iskopati shema elektroničkih ploča bilo kojeg modernijeg kućanskog aparata. Najbolje što ćete naći je „wiring diagram“ odnosno shema spajanja pojedinih vanjskih komponenti na ploču. Servisni priručnici su uglavnom ograničeni na dijelove strujnih krugova koji su predviđeni za popravak te u najboljem slučaju sadrže samo male dijelove shemi izlaznih krugova.
Preostaje nam identificirati sklopove na našoj tiskanoj pločici i sustavno tražiti na kojem sklopu dolazi do prekida kontinuiteta strujnog kruga. Pločica je sa dvostranom štampom i puno tiskanih veza prolazi ispod komponenti, a sama pločica nije prozirna tako da je vrlo teško pratiti spojeve gornjih i donjih tiskanih veza. Mnoge komponente su u najmanjim tipovima SMD kućišta, ima namjenskih komponenti za koje je nemoguće naći bilo kakve podatke, a neke nemaju nikakve oznake. Sve ovo je tipično za modernu elektroniku koja se proizvodi robotski i nije predviđena za popravak na razini komponenti.
Da stvar bude gora, na našoj pločici su gotovo svi lemni spojevi i kontakti prekriveni nekakvim slojem oksida (svojevrsne korozije) koja je vjerojatno nastala kondenzacijom ili prodorom vlage na pločicu. Tako su sva lemna mjesta povećanog električnog i termičkog otpora što onemogućava slijeđenje veza „zujalicom“ i jako otežava lemljenje spojeva. Svaki spoj je potrebno površinski zagrebati do zdravog lema da bi se dobio električni kontakt kod ispitivanja ili mehanički potpuno očistiti od oksida da bi se mogao kvalitetno prelemiti. Pločica je inače smještena na samom dnu kućišta perilice ispod cijevi za odvod što svakako nije najsretnije rješenje. Ipak, površinsku hrđu, hladni lem i slično ovdje (još uvijek) ne možemo kriviti za neispravnost ove pločice jer su lemni spojevi ispod korozije električki ispravni.
Po tipu ugrađenih komponenti našu pločicu možemo razlučiti na tri funkcionalne cjeline:
- elektronički krug (napajanje) za pogon elektromotora perilice (donja polovica ploče)
- SMPS napajanje za upravljačku elektroniku (gornji desni kvadrant ploče)
- upravljačka elektronika (gornji lijevi kvadrant ploče)
Elektronički krug (napajanje) za pogon elektromotora perilice je tipične izvedbe i najlakše se identificira na ploči. Sadrži slijedeće osnovne komponente:
- Relej za uključenje/isključenje kruga napajanja elektromotora – HF3FA (kontakti 10 A, 250 V, zavojnica 12 V)
- Varistor (MOV) za zaštitu od mrežnog prenapona – S14 K300 (300 V AC)
- PTC termistor za zaštitu od prevelike struje (kratkog spoja) C-751A 140
- LC filtar (sprječavanje prodora VF smetnji koje stvara SMPS napajanje u mrežne vodove)
- Diodni mosni ispravljač – GBU806 (8 A, 600 V)
- Filtarski kondenzator – 390 µF, 400 V
- Integrirani krug za pražnjenje filtarskog kondenzatora nakon isključenja napajanja – CAP200DG
- IM393-M6E (Integrated Power Hybrid) – driver za trofazni elektomotor, 600 V, 10 A
Za hibridni modul IM393-M6E nisam siguran da je baš toga tipa jer se oznake nalaze sa donje strane, no po obliku kućišta i rasporedu nožica svakako se radi o nekom hibridu za upravljanje vrtnjom elektromotora iz te serije. Također, ulazni zaštitni i filtarski mrežni elementi su zajednički za sve sklopove.
Ovaj strujni krug dolazi pod napajanje tek kada upravljačka elektronika uključi odgovarajući relej. Relej je u našem slučaju ispravan ali se ne uključuje tako da moramo tražiti grešku negdje drugdje.
Slijedi provjera SMPS napajanja upravljačke elektronike. Ovo napajanje ima topologiju kao i sva druga SMPS napajanja no nakon detaljnijeg proučavanja i izvođenja dijela elektroničke sheme našli smo i neke netipične spojeve.
Tako se u našem slučaju izmjenični mrežni napon poluvalno ispravlja preko dvije serijski spojene diode US1M (700 V, 1 A), a struja se ograničava otpornikom od 10 Ω. Zanimljivo je da se druga mrežna priključnica uvodi preko mosnog ispravljača GBU806 u krugu napajanja elektromotora, odnosno preko unutrašnje diode koja se nalazi između pinova za izmjenični i negativni napon. Time je ispravljanje i dalje poluvalno, a ovakav slučaj zapravo imamo kod svakog mosnog diodnog ispravljača gdje u svakoj poluperiodi vode dvije diode. Ovdje u svakoj grani imamo dvije bitno različite diode i zapravo ne znam koja je osnovna ideja korištenja ovakvog dizajna. Očekivali bismo zaseban diodni mosni ispravljač ili u najgorem slučaju jednu diodu za poluvalno ispravljanje. Svakako da se ovdje napon umjesto na jednu raspoređuje na tri diode, iako ne podjednako, osim ako su vrlo sličnih karakteristika. No dijeljenje napona vjerojatno nije razlog ovog spoja (diode su deklarirane za napon 700 V) nego je ovo moguće napravljeno kao zaštitna mjera zbog konstrukcije ostatka sklopova na pločici gdje dio dijeli zajedničku masu sa napajanjem, odnosno zbog ograničenja uvođenja izravnih mrežnih vodova koji uvijek mogu biti fazni ili nulti ovisno kako se okrene utikač.
Filtarski kondenzator je 22 µF, 400 V. Na ovom kondenzatoru mjerimo napon od 328 V (cca 230 V x 1,44) pa možemo smatrati da je ispravljački dio ispravan. U nepropusnom smjeru prema naponu 328 V spojene su još dvije TVS diode (SMAJ 170A) za blokadu negativnih napona koje može inducirati prekidački krug sa primarnom zavojnicom transformatora.
U primarnom dijelu SMPS napajanja nalazi se integrirani krug TNY285DG koji objedinjuje oscilator (132 kHz) i izlazni MOSFET (725 V) za pogon primara transformatora te je predviđen za SMPS napajanja snage do 15 W. Ovaj čip na našoj pločici ne radi tako da transformator ne dobiva prekidački napon na primaru, čime nemamo nikakve napone ni na sekundarima transformatora. Logično, onda napajanje ne dobiva ni čitava upravljačka elektronika. Transformator SMPS napajanja inače ima dva sekundarna namota od kojih je jedan sa središnjim izvodom, čime na izlazu dobivamo tri linije niskih napona. Lijepo se uočavaju i tri ispravljačke linije gdje su filtarski kondenzatori deklarirani za 40 V, no u ovom trenutku nikako ne možemo točno znati koji su nominalni izlazni naponi iz SMPS napajanja.
Dio tiskane pločice sa elementima SMPS napajanja upravljačke elektronike. Elektrolitski kondenzatori su uklonjeni kako bi se mogle pratiti tiskane veze.
Izvedena elektronička shema SMPS napajanja.
Integrirani krug TNY285DG ima Drain i Source izlaze iz internog MOSFET-a te još dvije upravljačke linije. Na Drain i Source pinovima mjerimo napon 328 V tako da čip dobiva potrebno napajanje, no ne oscilira i ne vrši prekidanje. Prije nego zaključimo da je čip neispravan, moramo provjeriti da nije problem u signalima na upravljačkim pinovima koji ga drže isključenog. Tu se stvari malo kompliciraju jer su dva upravljačka pina na ovom čipu multifukcionalna i reagiraju na određene vrijednosti napona i struje. Sam čip može biti automatski isključen ukoliko nastane strujno preopterećenje izlaznog MOSFET-a, ako dođe do prevelikog zagrijavanja (iznad 142°C) ili ako padne napon napajanja čipa ispod 4,9 V. Čip će se automatski isključiti ako opterećenje (primar transformatora) nije u zadanim granicama, a to se odnosi na kratki spoj, otvoreni krug (bez opterećenja) i za slučaj prevelikog opterećenja). Naravno čip reagira i na povratni krug za praćenje izlaznog napona i sukladno tome regulaciju oscilacija kako bi se izlazni napon stabilizirao.
Zbog svega ovoga potrebno je provjeriti da li se čip TNY285DG automatski isključuje zbog nekog kvara na okolnim komponentama.
BP/M (Bypass/Multi-Function) pin ima osnovnu namjenu osiguranja internog napona napajanja čipa od 5,85 V preko vanjskog kondenzatora 100 nF. Taj kondenzator (C1) se preko primarne linije (328 V) nabije na napon cca 6 V i tim naponom se inicijalno pokreće čip TNY285DG. Kad se čip jednom pokrene, na sekundarnim namotajima se pojavi napon, te se čip dalje napaja preko donje sekundarne linije, preko diode D1 i otpornika R1. Prema tvorničkim podacima napon napajanja na pinu BP/M mora biti u granicama 5,6 – 6,3 V i ako padne ispod 4,9 V čip će se isključiti. Mi smo na ovom pinu izmjerili napon od 5,98 V čime možemo zaključiti da čip dobiva svoje napajanje. U čip je inače ugrađen interni regulator napona 5,85 V.
EN/UV (Enable/Undervoltage) pin je senzorski pin i na njega se dovodi uzorak izlaznog napona kako bi se mogla vršiti njegova automatska regulacija promjenom frekvencije oscilatora.
Ono što na shemi odmah uočavamo kao vrlo netipično to je da povratni regulacijski krug u našem slučaju nije izveden optoparom, transformatorom ili sličnim izolacijskim elementom kako je to uobičajeno kod velike većine SMPS napajanja. Takvim elementima se postiže galvanska izolacija između primarnog i sekundarnog kruga čime nikako ne može doći do prodora visokog napona sa primara na niskonaponske sekundarne linije. Također, galvanskim odvajanjem masa primara i sekundara sprječava se unos mrežnog šuma (zajedničkog šuma) u linije napajanja osjetljivih elektroničkih komponenti i sklopova (signalne i podatkovne linije). U našem slučaju dvije linije napona na dvostrukom sekundarnom namotaju dijele istu masu sa primarnim krugom, dok je preostali sekundarni namotaj odvojen i ima svoju masu (svoj plus i minus).
Ponekad se zbog same uštede komponenti ili nekog drugog razloga (mehaničke osjetljivosti) ne koriste optički, transformatorski, digitalni ili neki drugi izolatori nego se koristiti izravna povratna veza preko običnog otporničkog djelitelja napona. Međutim, u tom slučaju sekundarni namotaj mora imati zajedničku masu sa primarnim krugom ili se mora koristiti pomoćni namotaj za dobivanje uzorka napona i napajanje samog prekidačkog čipa. Kao što se vidi na shemi, u našem slučaju primarni krug i dvostruki sekundarni namotaj dijele istu masu, a uzorak izlaznog napona za kontrolu regulacije se dobiva sa gornjeg sekundarnog namotaja transformatora.
U povratnom krugu se nalaze tri SMD elementa u SOT-23 kućištu sa oznakama LA3, 3GW i A8K. Tko god je pokušavao identificirati SMD komponente po otisnutim kodovima zna da tu može biti puno problema i dvojbenih situacija. Iste oznake može imati više različitih SMD komponenti, a unatoč raznim tablicama sa kodovima koje možete naći na Internetu uvijek se lako desi da komponenta ima neku svoju namjensku oznaku, da uopće nema oznaku ili da neka oznaka nikako ne odgovara ponuđenim opisima. Za SMD element oznake LA3 nisam našao neke logične rezultate, a prema spoju sa ostalim elementima na našoj pločici i prema očekivanom elementu u samom krugu to je vrlo vjerojatno shunt regulator TL431 ili TL432 u SOT-23 kućištu ili neka njegova inačica. Komponenta oznake 3GW je PNP tranzistor BC857C (50 V, 100 mA), a komponenta sa oznakom A8K je NPN BRT (Bias Resistor Transistor) također 50 V, 100 mA.
Shunt regulator TL431/TL432 u osnovi djeluje kao zener dioda kojoj se može podesiti zener napon u rasponu 2,5 V do 36 V preko jednostavnog djelitelja napona sa dva otpornika na referentnom pinu regulatora. Napon od 2,5 V je dakle minimalan napon na kojem shunt regulator počne voditi. Ako trebamo primjerice stabilizirati napon od 12 V, onda ćemo odabrati otpornike za djelitelj napona tako da na 12 V ulaznog napona dobijemo malo manje od 2,5 V izlaznog napona koji dolazi na referentni pin regulatora. Čim izlazni napon malo poraste iznad 12 V, to će napon na referentnom pinu također porasti i doseći 2,5 V te će regulator provesti, odnosno preko pinova katoda i anoda će poteći struja. Kako poteče struja preko regulatora tako baza tranzistora 3GW dobiva potreban prednapon za njegovo uključenje (vođenje), a posljedično provede i tranzistor A8K. On time shuntira pin EN/UV na kojem nastaje pad napona jednako kako bi to bilo i sa opto-tranzistorom u optoparu.
Prema tvorničkim podacima napon na senzorskom pinu EN/UV mora biti u granicama 0,8 – 1,6 V (za struju -25 µA) ili 1,8 – 2,6 V (za struju 25 µA). Mi smo izmjerili 1,65 V što pokazuje da tranzistor A8K nije u proboju, no ovdje nemamo nikakav povratni napon (struju) pa ta izmjerena vrijednost vjerojatno nema puno smisla.
Što se tiče ostatka sheme, na primarnom namotaju i paralelno ispravljačkim diodama na sekundarnim namotajima dodani su RC snubber filtri. Ovi filtri prigušuju VF smetnje koje se u prekidačkim napajanjima najčešće manifestiraju kao nepoželjna parazitska istitravanja (oscilacije) na početku i kraju svakog prekidačkog ciklusa.
Na kraju nismo pronašli razlog zbog kojeg primarni pogonski čip TNY285DG ne radi. Svi naponi se čine u nominalnim granicama i preostaje naručiti novi čip.
Za SMPS napajanja su do danas razvijeni vrlo kompleksni čipovi pa ako ne radi primarni oscilator to ne mora nužno značiti da ne valja driverski čip ili izlazni MOSFET. Moderni SMPS čipovi sadrže više senzorskih krugova koji prate struje i napone u primarnim i sekundarnim krugovima te mogu biti isključeni iz raznih razloga, odnosno kvarova na drugim komponentama. Također, ako je i pregorio prekidački MOSFET, bilo integriran u sam oscilatorski čip ili kao samostalna komponenta, razlog može biti i nefunkcionalnost „clamp“ zaštite od induciranih negativnih naponskih pikova, pozitivnih prenapona, pojave VF oscilacija, indukcija od rasipnih induktiviteta (induktiviteta curenja) i drugo, što je posebno naglašeno ako je na jezgri više sekundarnih namotaja kao u našem slučaju. Razvijeno je više topologija takvih clamp/snubber filtara, a odabire se ona koja daje najbolji odnos učinkovitosti i opterećenja primarnog kruga za pojedini slučaj. U našem slučaju je ugrađen RC snubber filtar za prigušivanje VF titranja te dvije diode preko otpornika za ograničenje struje. Obrnuto polarizirana dioda RS1J kratko spaja negativne induktivno inducirane napone, a za SR1AA nismo našli podatke no to je vjerojatno neki tip zener ili TVS diode sa visokim probojnim naponom koja ograničava pojavu prenapona u pozitivnom smjeru.
Popravak SMPS napajanja u amaterskim uvjetima postaje sve teži posao jer su ispravljački krugovi sve kompleksniji, ugrađenim specijaliziranim čipovima, transformatorima i drugim komponentama se više ne zna broj, a minijaturizacija nekih SMD komponenti sve više ide ispod 1 mm. Tako bi i na ovoj pločici prije narudžbe čipa rado detaljno provjerio sve tranzistore i diode (nema ih puno), ali za to je potrebno njihovo mikroskopsko odlemljivanje i ponovno vraćanje na mjesto. Ispitivanje na pločici bez odlemljivanja sigurno neće dati pouzdane rezultate. Drugi problem je taj da ako i želimo ispitati tranzistor na pločici (postoje pouzdani instrumenti za to), jednostavno ne znam kako i odakle prisloniti tri pipalice na sićušne kontakte SMD tranzistora. Pipalica instrumenta koja se golim okom čini kao igla, kad se pod mikroskopom približi SMD komponenti, izgleda kao „slon naslonjen na buhu“.
Ono što smo mogli provjeriti ommetrom i dioda-testom to smo provjerili, čip TNY285DG košta nekoliko desetaka euro-centi pa ako nakon zamjene napajanje i dalje neće raditi, onda ćemo ići u detaljniju analizu drugih mogućih problema.
Spomenimo još da se upravljački krug bazira na dva mikrokontrolera serije MC56F82746V i R5F104GJG. Tu možemo uočiti i uobičajene optičke izolatore (optocoupler) za povezivanje mikrokontrolera sa perifernim komponentama (H11L1) i jedan čip oznake SN293 što je vjerojatno dvostruki diferencijalni komparator napona (LM293). U ovom dijelu se definitivno ne mogu vršiti neki popravci bez specijalnih alata i bez originalnih tvorničkih shema i namjenskih softvera.
Čekamo dakle da kinezi pošalju čip…