Welche Komponenten in einem Computer-Netzteil können laut explodieren?

Heute hörte ich einen lauten Knall, der den Leistungsschalter in meinem Serverraum auslöste. Es muss sehr laut gewesen sein, denn ich konnte es 2 Zimmer entfernt durch 2 schwere Türen hören und es war, als würde ein Feuerwerkskörper direkt neben mir losgehen.

Kurz gesagt, es wurde auf ein Netzteil von einem der Computer beschränkt. Es roch nach verbranntem Gummi und war auch nach ca. 40 Minuten Abschalten sehr heiß, als ich es endlich testen musste. Der ganze Rest der Technik war zum Glück in Ordnung.

Es ist ein altes Server-Netzteil, wie 10+ Jahre alt, also nicht wirklich überrascht, dass es in die Luft gejagt hat. Es handelt sich um ein 800-W-Gerät von HP, auf dem ich jedoch keine Modellidentifikation finden konnte.

Das Seltsame ist, dass ich es geöffnet habe, um sicherzugehen, dass es das ist, was versagt hat, aber von innen sieht es ganz gut aus. Sicherung getestet - alles gut, alle Kappen sehen gut aus, nirgends verkohlt. Nach ungefähr 10 Minuten war auch der brennende Geruch verschwunden. Trotzdem ist es das einzige, was sich nicht einschalten lässt. Ich habe den Rest des Computers, an den er angeschlossen war, mit einem Ersatz-Netzteil gesichert und ausgeführt.

An dieser Stelle bin ich nur gespannt - was könnte einen solchen Knall hervorrufen und anschließend keine Spur hinterlassen?

Bleibatterien, die in einer USV verwendet werden, können aufgrund des Aufbaus von Wasserstoffgas explodieren .
Mechanische Schäden sind offensichtlich, da die Batteriekapselung versagt hat.
Ich setze mein Geld dafür ein, wenn es aus entfernten Räumen zu hören ist.

Dioden und Spuren können ohne große mechanische Schäden oder Rückstände explodieren. Sie können jedoch wie ein kleiner Blitz klingen, abhängig von der Fehlerstromkapazität oder, mit anderen Worten, der von der Schutzschaltung durchgelassenen Energie.

Elektrolytkondensatoren können von einer Platine abschießen, neigen jedoch dazu, viel Rauch und Ruß abzugeben. In einem Server kann der Luftstrom jedoch schnell nachlassen.

Tantal- und Keramikkondensatoren gehen in Flammen auf. Nicht viel Knall.

Widerstände brennen häufig zuerst auf der Leiterplatte. Andernfalls sind sie unter Überspannungsbedingungen explodiert und werden ähnlich wie Dioden im Gehäuse verteilt.

Sicherungen explodieren nur, wenn die Selektivität oder die Ausschaltkapazität nicht ordnungsgemäß zugewiesen wurde.

Dem Volumen nach zu urteilen, ist meine Wette auf einen Elektrolytkondensator. Diese können unter den richtigen (falschen) Bedingungen viel Druck aufbauen und heftig platzen.

Ich weiß, dass Sie sagten, die Kappen "sehen gut aus", obwohl Elektrolytfehler auf den ersten Blick nicht immer offensichtlich sind. Manchmal lüften sie oben mit nur einem kleinen Schlitz. Manchmal entlüften sie von unten (was es schwer macht, es zu bemerken). Die Böden können einen "Stopfen" haben, der herausspringen kann und von oben kaum zu erkennen ist. Es kommt nicht immer zu Verkohlung / Verfärbung oder sichtbarem Austreten von Flüssigkeit.

Ich würde nochmal nachsehen, ob es unter den Kappen ist (wenn möglich). Entfernen Sie möglicherweise die Durchgangslochkappen und überprüfen Sie sie von unten. Überprüfen Sie sie mit einem Multimeter, um sicherzustellen, dass sie nicht ausgefallen sind.

Wie schon gesagt, sind Elektrolytkappen der übliche Schuldige. Ich hatte ein großes Licht aus wie eine römische Kerze, sechs Zoll vor meiner Nase, während ich ein Brett bemängelte. Eine 4-Fuß-Rauchwolke stieg direkt vor meinen Augen auf, und ich bin sehr glücklich, dass ich mich nicht mehr über das Brett gebeugt habe.

Wenn Silizium jedoch versagt hat, kann es tatsächlich schwer zu erkennen sein. Ein Chip, der kaputt gegangen ist, hat im Allgemeinen eine kleine, aber signifikante Vertiefung in der Mitte, in der das Gerät ausgeblasen hat. Das muss man aber oft wirklich suchen, weil es oft nicht sofort offensichtlich ist.

Ich bin geneigt zu glauben, dass ein MOSFET ausgefallen ist.

Die MOSFETs sind die heißesten Teile in jedem SMPS-System und können bei Überhitzung katastrophal ausfallen. Im Gegensatz zu den meisten Materialien, deren elektrischer Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt, nimmt der Widerstand von Halbleitern auf Siliziumbasis, einschließlich MOSFETs, tatsächlich ab, wenn ihre Temperatur etwa 160 ° C erreicht, und sinkt weiter, wenn die Temperatur über diesen Punkt hinaus steigt.

Dieses ungewöhnliche Verhalten führt dazu, dass ein überhitzter MOSFET in eine Rückkopplungsschleife eintritt, in der durch den niedrigeren Widerstand mehr Strom durch den MOSFET fließt, wodurch dieser noch heißer wird. Dies wird als thermisches Durchgehen bezeichnet . Das Gerät fällt schließlich katastrophal aus und die Temperatur steigt so schnell an, dass es häufig explodiert und möglicherweise sogar einen Brand verursacht. Ein Video eines in 20-facher Zeitlupe explodierenden MOSFET (Aufzeichnung mit 600 fps und 30 fps) zeigt, wie dies geschehen kann.

Aufgrund dieses Widerstandsabfalls fällt ein MOSFET in der Regel kurz aus, wenn er einem thermischen Durchgehen unterliegt, wodurch möglicherweise genügend Strom verbraucht wird, um den Leistungsschalter auszulösen, bevor er sich vollständig selbst zerstört.

Möglicherweise versagte ein Teil kurz und ließ große Ströme fließen. Möglicherweise wurde eine Spur sauber von der Platine verdampft und / oder eine Sicherung ist durchgebrannt.

Große Ströme bewirken, dass sich Dinge bewegen und durch die Kräfte und Temperaturen vibrieren, und können Geräusche verursachen. Dies gilt insbesondere in gewerblichen / industriellen Situationen, in denen enorme Fehlerströme zur Verfügung stehen, die in einigen Fällen die Fähigkeit normaler Sicherungen, den Strom sauber zu unterbrechen, übersteigen. Dies kann dazu führen, dass die Sicherung selbst explodiert, was definitiv zu einem großen Knall (und Glassplittern) führt ).

Kondensatoren hauptsächlich arbeitete ich an einem Ort, an dem fehlerhafte chinesische Kondensatoren (ein Unternehmen stahl eine Elektrolytformel, aber nicht das Ganze ) wöchentlich die Stromversorgung ausfielen. Wir bekamen ein paar ziemlich besorgte Leute, weil der Ton laut war und dann der Computer herunterfuhr. Das merkt man meistens daran, dass sich im Netzteil zerrissenes Papier befindet.

Alles kann wirklich schmelzen, aber die meiste Zeit sind es Kondensatoren, die sich verschlechtern und mit einem Knall ausfallen. Andere Komponenten fallen normalerweise zur Entwurfszeit aus (z. B. wenn ein Schaltreglerwiderstand oder eine Induktivität nicht für die entsprechenden Ströme dimensioniert wird, aber selbst dann schmelzen diese normalerweise während eines Fehlers nach dem, was ich gesehen habe).

Ich habe auch mehrmals Transistoren explodieren sehen.

Ich hatte vor Dummheit einen Staffelschaden im Gesicht und hätte beinahe mein Auge ausgezogen.

Ich wette, wenn Sie Ihren Vorrat untersuchen und sich alle Kappen ansehen, werden Sie eine finden, die den anderen nicht ganz ähnlich ist und die beleidigend sein würde. Wenn Sie es nicht sehen können, bedeutet dies nicht, dass eine Komponente nicht ausgefallen ist. Ich hole ein Messgerät heraus und beginne, Komponenten zu testen, um festzustellen, welche ausgefallen sind. Ich würde auch auf die Unterseite der Platine schauen, die mehr sagen könnte als die Oberseite.

Ein MOV kann auch einen lauten Knall verursachen. Ich hatte einmal eine Stromversorgung, bei der der MOV durch Explosion, Rauch und heißen Gummigeruch versagte - ob er seinen Job machte oder irgendeine Art von Defekt hatte, weiß ich nicht. Auf jeden Fall schien der Hersteller nicht überrascht zu sein, sondern schickte mir Ersatz-MOVs, die ich ersetzte, keine Probleme.

Wie teilweise in anderen Veröffentlichungen erwähnt, können Halbleiterteile auch explosionsartig ausfallen, nicht nur die normalerweise vermuteten Kondensatoren.

Einer der Gründe ist, dass der eigentliche Halbleiterchip über extrem feine Drähte im Inneren des Gehäuses verbunden ist, wobei das Ganze zu einem Kunststoffblock geformt ist. Wenn ein wirklich schwerwiegender Stromstoß auftritt, kann dieser Draht plötzlich im Inneren des harten Kunststoffs verdampfen und möglicherweise einen Plasmabogen aus Metallionen erzeugen, die aus den Drahtenden herausgerissen werden. Der Druck und die thermische Beanspruchung können die Kunststoffverkapselung verbessern, die dazu neigt, Füllstoffe und Duroplaste auf Halbleiterteilen schwer zu belasten, so dass sie nicht einfach schmilzt, sondern reißt.

Wenn es unwahrscheinlich ist, dass ein kleines Stück Bonddraht einen solchen Knall erzeugen kann - lesen Sie nach, was ein EBW-Zünder ist und was er kann :)

Ich hatte eines dieser HP 800-Netzteile (von einem Proliant G4 oder G5, ich vergesse welches), das auch mit einem lauten Knall ausfiel. Die Leute in den Büros in der Nähe des Serverraums hatten verdammt noch mal Angst.

Bei der ersten Inspektion sah es OK aus, aber später stellte ich fest, dass das Problem größtenteils unter einer der größeren Komponenten auf der Platine verborgen war.
Eine der 12-V-Leiterplattenspuren war tatsächlich gerissen und hinterließ einen 1-Millimeter-Spalt mit sichtbaren Verbrennungsschäden. Das Kupfer war einfach weg. Verdampft nehme ich an.
Die verbleibenden Spuren links und rechts von der Lücke wurden über einen Abstand von etwa 8 mm auf der einen Seite und 4 mm auf der anderen Seite von der Leiterplatte abgerissen.
Da diese Leiterbahnen unter normaler Last bereits bis zu 65 A in diesen Netzteilen aufnehmen können, ist es wahrscheinlich, dass eine gewisse Instabilität dazu führte, dass die Leiterbahn mit noch mehr Leistung gespeist wurde, und an diesem Punkt versagte sie.
Das Geräusch war wahrscheinlich die überhitzte, verdampfte Kupfer- und Luftblase, die sich schneller ausdehnte als die Schallgeschwindigkeit und einen kleinen Schallknall verursachte.

Ein Lichtbogen erklärt es

Betrachten Sie den niedrigen Netzschalter. Typischerweise haben sie eine thermische Auslösung, die bei 110% der Schaltkreiskapazität platzt, aber eine halbe Stunde dauert, um dies zu tun. Sie haben auch einen magnetischen Auslöser, der den Leistungsschalter in ein oder zwei Zyklen auslöst, aber nicht unter 1000% der Leistungsschalterleistung arbeitet (damit er nicht durch Anlauf der Motoren, Aufladen der Netzteilkappen usw. ausgelöst wird). Natürlich wird auch bei einem höheren Stromfluss ausgelöst, z. B. 5000%. Betrachten wir also diesen einen.

5000% eines 20A-Leistungsschalters sind 1000A. Unsere Netzspannung beträgt was, 120V? Das sind 120 kW oder 120.000 Joule / s. Jetzt ist ein 44er Magnum, Dirty Harrys Waffe, 1150 Joule und er hat 6 bekommen. Oder waren es nur 5? Nun, Ihr Short knallt 100 oder 120 davon pro Sekunde ab, obwohl der Breaker hoffentlich schon nach ein paar Schüssen auslöst.

Jedenfalls würde das den Lärm ziemlich definitiv erklären.

Vielleicht ein Tangens, aber meine Kaffeemaschine (eine sehr nette italienische Prosumer-Espressomaschine) hatte in letzter Zeit eine Art Stromausfall, was bedeutete, dass irgendwo ein Kurzschluss aufgetreten war, wahrscheinlich in der Verkabelung.

Dies zeigte sich durch einen wahren Blitz und einen unglaublich lauten Knall, der mit Sicherheit Zimmer entfernt zu hören wäre. Und offensichtlich stolpern die Leistungsschalter.

Es war so laut, dass ich bemerkte, dass ich beim "Testen" tatsächlich eine körperliche Reaktion entwickelte (dh ich versuchte herauszufinden, ob es sich um einen einmaligen Zufall handelte oder um eine wiederholte Sache, nachdem es nach ein paar Tagen wieder vorkam). dh ich war nur physisch in der Lage, es einzuschalten, wenn ich diese kopfhörerähnlichen Geräuschunterdrücker trug.

Um es kurz zu machen; es stellte sich heraus , es war nur ein kurzer Blick auf einige der Kabel. Sie brauchen eigentlich kein Teil, um zu "explodieren". Die Symptome waren die gleichen wie bei Ihnen; Das heißt, es roch am Anfang, aber der Geruch verschwand schnell und es gab nirgendwo sichtbare Zeichen für Verbrennungen / Holzkohle.

Ohne über Ihre Maschine Bescheid zu wissen, würde ich nicht ausschließen, dass irgendwo auf dem 220V / 110V-Pfad ein Kurzschluss vorliegt, der ehrlich zu Gott ist.

Brückengleichrichter. Viele Schaltnetzteile verwenden einen Brückengleichrichter an der Wandsteckdose, um den Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Dies ist das erste, bei dem ein Anstieg zu beobachten ist, sofern keine Filter vorhanden sind und häufig ein robustes Gehäuse vorhanden ist. Wenn es geht, kann es einen Kurzschluss in der Stromleitung geben, bis es intern verdampft.

Holen Sie sich ein IR-Thermometer mit einem engen Winkel und Sie können die Temperatur der Komponenten damit überprüfen. Wenn es kein Widerstand ist und heiß, verringert sich seine Lebensdauer.

Und es könnte der Leistungsschalter gewesen sein, der beim Auslösen einen Lichtbogen erzeugt hat, Sie haben seine Bewertung nicht erwähnt.

Vielleicht ist es ein Dirigent, wie ein Stück Kupferdraht oder ein Käfer. Wenn ein Kupferdraht plötzlich mit 2 Schienen im Netzteil in Kontakt kommt, die nicht kurzgeschlossen werden sollen, kann ein elektrischer Lichtbogen erzeugt werden. Wenn beispielsweise ein Kupferkabel vom Lüfter eingeht und das Gehäuse und die 12-V-Schiene berührt, wird die gesamte Energie im Kondensator entladen. Der Ton ist möglicherweise laut. Und die Temperatur kann hoch genug sein, um Kupfer zu verdampfen.