Que tipo de componente em uma fonte de alimentação de computador pode explodir alto?

Hoje ouvi um barulho alto que disparou o disjuntor na minha sala de servidores. Deve ter sido muito alto, porque eu podia ouvi-lo 2 quartos de distância através de 2 portas pesadas e era como um fogo de artifício disparando ao meu lado.

Para encurtar a história, reduzi-o a um PSU de um dos computadores. Cheirava a borracha queimada e estava muito quente mesmo após ~ 40 minutos de desligar quando finalmente testei. Todo o resto da tecnologia estava felizmente bem.

É um PSU de servidor antigo, com mais de 10 anos de idade, para não surpreender que explodisse. É uma unidade de 800W fabricada pela HP, mas não consegui encontrar nenhuma identificação de modelo nela.

O estranho é que eu o abri para realmente ter certeza de que foi o que falhou, mas por dentro parece totalmente bom. Testei o fusível - tudo de bom, todas as tampas parecem boas, sem carbonização em lugar nenhum. Após cerca de 10 minutos de olhar para dentro, o cheiro ardente também desapareceu. Ainda assim, é a única coisa que não liga. Eu peguei o resto do computador ao qual estava conectado para fazer backup e funcionar com uma PSU de substituição.

Neste ponto, estou curioso - o que poderia criar um estrondo e não deixar rastros depois?

As baterias de chumbo, usadas em um no-break, podem explodir violentamente devido ao acúmulo de gás hidrogênio.
Os danos mecânicos serão evidentes, pois o encapsulamento da bateria falhou.
Eu coloco meu dinheiro nisso, se puder ser ouvido em salas de distância.

Diodos e traços podem explodir sem muito dano mecânico ou resíduo. No entanto, eles podem parecer um pequeno raio, dependendo da capacidade da corrente de falha ou, em outras palavras, da energia liberada pelos circuitos de proteção.

Capacitores eletrolíticos podem disparar de uma placa, mas tendem a produzir muita fumaça e poeira. No entanto, em um servidor, o fluxo de ar pode dissipar isso rapidamente.

Capacitores de tântalo e de cerâmica pegam fogo. Não há muito estrondo.

Os resistores geralmente mostram a queima do PCB primeiro. Caso contrário, eles explodiram em uma condição de sobretensão e serão espalhados pelo gabinete, semelhantes aos diodos.

Os fusíveis explodem apenas quando a seletividade ou a capacidade de interrupção são alocadas incorretamente.

A julgar pelo grande volume, minha aposta é em um capacitor eletrolítico. Eles podem criar muita pressão e explodir violentamente nas condições certas (erradas).

Sei que você disse que os limites "parecem bons", embora as falhas eletrolíticas nem sempre sejam óbvias à primeira vista. Às vezes, eles desabafam por cima, com apenas uma pequena fenda. Às vezes, eles desabafam por baixo (dificultando a observação). O fundo pode ter um "plug" que pode sair do lugar e é difícil discernir de cima. Nem sempre haverá carbonização / descoloração ou vazamento visível de fluido.

Gostaria de verificar novamente para procurar sob as tampas (se possível). Talvez remova as tampas dos orifícios e inspecione-as por baixo. Verifique-os com um multímetro para garantir que não falharam.

Como outras pessoas disseram, as tampas eletrolíticas são o culpado habitual aqui. Acendi uma grande luz como uma vela romana, quinze centímetros na frente do nariz, enquanto encontrava uma prancha. Uma nuvem de fumaça de 1 metro de altura subiu bem na frente dos meus olhos e tenho muita sorte de não estar mais inclinado sobre o quadro.

Se o silício falhou, pode ser difícil de ver. Um chip que está estragando geralmente tem um poço pequeno mas significativo no centro onde o dispositivo explodiu. Você muitas vezes precisa realmente procurar por isso, porque muitas vezes não é imediatamente óbvio.

Estou inclinado a pensar que um MOSFET falhou.

Os MOSFETs são as partes mais quentes de qualquer sistema SMPS e podem falhar catastroficamente quando superaquecidos. Diferentemente da maioria dos materiais, cuja resistência elétrica aumenta à medida que a temperatura aumenta, a resistência dos semicondutores à base de silício, incluindo os MOSFETs, começará a diminuir quando a temperatura atingir cerca de 160 ° C e continuará a cair à medida que a temperatura aumentar além desse ponto.

Esse comportamento incomum significa que, quando um MOSFET superaquece, ele entra em um loop de feedback, onde a menor resistência faz com que mais corrente passe pelo MOSFET, tornando-o ainda mais quente. Isso é chamado de fuga térmica . O dispositivo eventualmente falha catastroficamente, com a temperatura aumentando tão rapidamente que frequentemente explode, potencialmente causando um incêndio. Um vídeo de um MOSFET explodindo em câmera lenta 20 × (gravação de 600 fps reproduzida a 30 fps) mostra como isso pode acontecer.

Devido a essa queda de resistência, um MOSFET tipicamente falha quando passa por fuga térmica, potencialmente consumindo energia suficiente para disparar o disjuntor antes que ele se autodestrua completamente.

Possivelmente uma peça falhou curto e permitiu que grandes correntes fluíssem. Você pode descobrir que um traço foi vaporizado da placa de circuito impresso e / ou um fusível queimado.

Grandes correntes fazem com que as coisas se movam e vibrem com as forças e as temperaturas e podem causar som. Isso é particularmente verdadeiro em situações comerciais / industriais em que existem enormes correntes de falha , em alguns casos excedendo a capacidade dos fusíveis comuns de quebrar a corrente de maneira limpa, o que pode causar a explosão do próprio fusível, o que definitivamente causa um grande estrondo (e estilhaços de vidro )

Capacitores principalmente, eu trabalhava em um local onde capacitores chineses defeituosos (uma empresa roubava uma fórmula de eletrólitos, mas não a coisa toda ) derrubavam fontes de alimentação semanalmente. Teríamos gente preocupada, porque o som era alto e o computador desligava. Você pode perceber a maior parte do tempo, porque parece que há papel picado dentro da fonte de alimentação.

Tudo pode derreter realmente, mas na maioria das vezes são os capacitores que se degradam e saem com um estrondo. Outros componentes geralmente falham no tempo do projeto (como não dimensionar um resistor ou indutor de um regulador de comutação para as correntes apropriadas, mas mesmo assim eles normalmente derretem durante a falha do que eu vi)

Eu também vi transistores explodir várias vezes.

Eu tive um revezamento na minha cara de estupidez e quase tirei os olhos.

Aposto que se você examinasse seu suprimento e olhasse para todos os limites, você encontraria um que não era como os outros e que seria o ofensivo. Se você não pode vê-lo, isso não significa que um componente não falhou, eu pegaria um medidor e começaria a testar os componentes para ver qual deles falhou. Eu também procuraria na parte inferior do PCB, o que pode dizer mais do que o topo.

Um MOV também pode causar um grande estrondo. Certa vez, eu tinha uma fonte de alimentação onde o MOV falhou com explosão, fumaça e cheiro quente de borracha - quer estivesse ou não fazendo seu trabalho ou tivesse algum tipo de defeito que não conheço. De qualquer forma, o fabricante não pareceu surpreso, mas me enviou MOVs de reposição, substituí-o, sem problemas.

Como mencionado parcialmente em outros posts, as partes dos semicondutores também podem falhar explosivamente, não apenas os capacitores geralmente suspeitos.

Uma das razões é que o chip semicondutor real é conectado através de fios extremamente finos dentro do gabinete, com o todo moldado em um bloco de plástico. Se houver um surto de corrente realmente sério, esse fio poderá vaporizar repentinamente dentro dos limites do plástico rígido, provavelmente criando um arco de plasma a partir de íons metálicos arrancados das extremidades do fio. A pressão e o estresse térmico podem tirar o melhor proveito do encapsulamento de plástico, que tende a ser pesado em cargas e duroplástico nas peças de semicondutores, para que não simplesmente derreta, mas que se rompa.

Se é improvável que um pequeno pedaço de fio de ligação seja capaz de criar esse estrondo - leia o que é um detonador EBW e o que ele pode fazer :)

Eu tive um desses HP 800 PSU's (de um Proliant G4 ou G5, eu esqueço qual) também falhou com um estrondo. Assustou as pessoas nos escritórios perto da sala do servidor.

Parecia bom na primeira inspeção, mas depois descobri que o problema estava principalmente oculto sob um dos componentes maiores no PCB.
Um dos traços de 12V da placa de circuito impresso realmente se rompeu, deixando um espaço de 1 milímetro com alguns danos visíveis à queimadura. O cobre acabou de sumir. Vaporizado, eu presumo.
Os restantes traços deixados à direita da folga foram arrancados do PCB a uma distância de cerca de 8 mm de um lado e 4 mm do outro.
Como esses rastreamentos já podem transportar até 65 A nessas PSUs sob carga normal, parece provável que alguma instabilidade tenha causado a alimentação do rastreio com ainda mais energia, quando falhou.
O som provavelmente era a bolha de ar e cobre vaporizado superaquecida, expandindo-se rapidamente mais rápido que a velocidade do som e causando um boom sônico em miniatura.

O arco elétrico explicará

Considere o disjuntor de rede elétrica humilde. Normalmente, eles têm uma viagem térmica que atingirá 110% da capacidade do circuito, mas levará meia hora para fazê-lo. Eles também têm um disparo magnético que aciona o disjuntor em um ciclo ou dois, mas que não opera abaixo de 1000% da classificação do disjuntor (para que ele não ative a energização da partida dos motores, o carregamento da tampa da PSU, etc.) também disparará em um fluxo de corrente mais alto, digamos 5000%. Então, vamos contemplar esse.

5000% de um disjuntor 20A é 1000A. O poder da nossa rede é o que, 120V? São 120kw, ou 120.000 joules / s. Agora uma magnum .44, a arma de Dirty Harry, custa 1150 joules e ele tem 6. Ou eram apenas 5? Bem, o seu curta está atingindo 100 ou 120 destes por segundo, embora esperemos que o disjuntor vá disparar depois de apenas alguns tiros.

Enfim, isso explicaria definitivamente o barulho.

Talvez uma tangente, mas minha máquina de café (uma máquina de café expresso italiana muito boa) teve algum tipo de falha elétrica recentemente, o que significava que havia algum curto em algum lugar, provavelmente no cabeamento.

Isso se mostrou através de um verdadeiro raio e um estrondo incrivelmente alto, que certamente seria ouvido nos quartos. E obviamente os disjuntores tropeçando.

Era tão alto que eu notei que realmente desenvolvi uma reação corporal durante os "testes" (ou seja, tentando descobrir se foi um golpe de sorte único ou uma coisa repetida, depois que aconteceu novamente depois de alguns dias); ou seja, eu era capaz apenas de ativá-lo fisicamente ao usar os supressores de som do tipo fone de ouvido.

Longa história curta; descobriu- se que era apenas um curto em alguns dos cabos. Você realmente não precisa de nenhuma parte para "explodir". Os sintomas eram os mesmos que os seus; ou seja, cheirava no começo, mas o cheiro desapareceu rapidamente e não havia sinais visíveis de queima / carvão dentro, em qualquer lugar.

Portanto, sem conhecer a sua máquina, eu diria que não descarta um curto honesto com Deus no caminho de 220V / 110V em algum lugar.

Retificadores em ponte. Muitas fontes de alimentação chaveadas usam um retificador de ponte no lado da tomada para converter a CA em CC. Esta é a primeira coisa a ver um surto, assumindo que não há filtros, e freqüentemente possui um pacote robusto. Quando isso acontece, pode haver um curto no cano principal até que ele se vaporize internamente.

Arranje um termômetro de infravermelho com um ângulo estreito e poderá verificar a temperatura dos componentes com ele. Se não é um resistor e está quente, sua vida útil está diminuindo.

E poderia ter sido o disjuntor em arco quando disparou, você não mencionou sua classificação.

Talvez seja algum condutor, como um pedaço de fio de cobre ou um inseto. Se um fio de cobre entrar em contato repentinamente com 2 trilhos na fonte de alimentação que não deveriam estar em curto-circuito, um arco elétrico poderá ser produzido. Por exemplo, se um fio de cobre vier do ventilador e tocar o chassi e o trilho de 12V, toda a energia no capacitor será descarregada. O som pode estar alto. E a temperatura pode estar alta o suficiente para vaporizar o cobre.