EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME

8.3.2018 tarihinde yayınlandı.

EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME
 
ÖZET

Elektronik malzemelerin devre dışında ve devre içerisinde, empedans karakteristik eğrileri test edilerek sağlam olup olmadıkları anlaşılmaktadır. Bu test metodu ile arıza belirlemede elektronik kartın devre şemasına ihtiyaç yoktur, ayrıca elektronik kartın kendi enerjisini de vermeye gerek yoktur. Enerjisiz test yapıldığı için, onarımcıdan kaynaklanan test hataları ile başka malzemelerin bozulmaması da sağlanmaktadır. Makalemizde temel elektronik malzeme empedans eğrileri, iki arızalı elektronik kartın empedans test cihazı ile karşılaştırılarak arızalı malzemelerinin bulunması anlatılmıştır.

1. GİRİŞ

Elektronik malzemeler ve dolayısıyla devreler her geçen yıl gelişmekte, daha komplike ve entegre yapılara doğru gitmektedir. Dolayısı ile arıza belirlemede gelişmiş test teknikleri ihtiyaçları da paralelinde gelişmektedir. Elektronik kartların tamirinde dünyada en çok kullanılan test metodu empedans test metodudur. Bu metot ile elektronik kartlardaki tüm malzemelerin %95 seviyesinde testi yapılarak arızalı malzeme belirlenebilmektedir. %5 ’lik dilimde; programlı malzemeler, RAM’ ler, kısa devre arızaları, BGA ’ler ve soğuk lehim gibi diğer arızalar sıralanır. Yeterli gerilim ve akım seviyelerinde test kademelerine sahip olan empedans test cihazları ile iki elektronik arızalı kart karşılaştırılarak dakikalar seviyesinde arızalı elektronik malzeme bulunabilmektedir [1].

2. TEMEL ELEKTRONİK MALZEME EMPEDANS EĞRİLERİ

Ohm kanunundan bilindiği gibi Voltaj / Akım oranı, direnci verir. Kondansatör ve bobin gibi direnç değeri frekansa göre değişen,kapasitans ve indüktans değerlerine sahip elektronik malzemeler de direnç kavramına dahil edilirse, genel ismi ‘empedans’ olur. Empedans eğrilerine çeşitli kaynaklarda ASA veya VI eğrileri de denilir [2].
Empedans eğrileri ile arıza belirlemede akademik yaklaşım şudur; her elektronik malzemenin empedans karakteristik eğrisi vardır ve bu empedans karakteristiği bozulmuş ise malzeme bozulmuştur. Ülkemizde üretilen EFLVITester-TFT empedans test cihazı Resim 1 ’de görülmektedir.
 

EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME



 
 
 

Temel elektronik malzeme empedans karakteristik eğrileri; Şekil 1, Şekil 2, Şekil 3 ve Şekil 4’de görülmektedir.
 
 
EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME
Şekil 1. Direnç VI Eğrisi
 
EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME
Şekil 2. Diyot VI Eğrisi
 
EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME
Şekil 3. Zener Diyot VI Eğrisi
 
 
EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME
Şekil 4. Kondansatör VI Eğrisi



 
 
Şekil 5.’de diyot, transistör ve entegrelerin bacaklarında ölçülen arıza eğrileri görülmektedir.
 
EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME
Şekil 5. Bazı Arızalı Elektronik Malzeme VI Eğrileri








 
 
3. ENTEGRELERİN EMPEDANS TEST EĞRİLERİ İLE TEST EDİLMESİ

Digital ve analog entegrelerin (IC) tüm bacaklarında besleme ve GND (Ground) tarafına doğru koruma (sigorta) maksatlı konulmuş zener diyotlar bulunur. IC ‘lerin tüm pinlerinde zener diyot VI eğrisine benzer yapılar görülmelidir. Bu koruma zener yapılarının empedans eğrilerinin doğru şekillerde görülmediği pinler zarar görmüş ve dolayısı ile IC arızalanmıştır[3]. Şekil 6. ve Şekil 7. ‘de IC içerisindeki zener yapılar görülmektedir.
 
EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME







Analog entegrelerdeki (LM339, 555, 556, ULNXXX, OP-AMP vs. gibi) her pine konan sigorta yarı iletken empedans eğrileri farklıdır. Bu entegrelerin test edilmesini sağlayan temel unsur şudur; aynı işi yapan pinler besleme veya toprağa göre aynı empedans eğrisini verirler.Örneğin devre dışında ULN2003 analog IC ele alalım. 7 adet çıkış pinleriGND (Ground) referans alınarak ölçüldüğünde, hepsi ayı eğrileri vermelidir. ULN2003 entegresi bacak bağlantıları Şekil 8.’de görülmektedir. Çıkış bacaklarındaki eğrilerden biri diğerlerinden çok az dahi farklı ise entegre arızalıdır. Aynı işlem giriş bacaklarına da uygulanır [4].
 
EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME


 





Dijital entegrelerin testlerinde de aynı görevi yapan aynı isimlere sahip pinler GND referansına göre kendi aralarında karşılaştırılarak test edilirler. Hepsi aynı eğrileri vermek zorundadır. Devre dışında herhangi bir entegrenin aynı görevi yapan bacaklarında aynı şekilde diyot empedans karakteristik eğrileri görülemiyorsa malzeme arızalıdır.

4. İKİ ELEKTRONİK KARTI KARŞILAŞTIRARAK ARIZA BELİRLEME

İki adet arızalı elektronik kart empedans eğrileri test metodu ile karşılaştırılarak, arızalı elektronik malzeme veya malzemeler dakikalar seviyesinde belirlenebilmektedir. Entegrelerin testlerinde test referans noktası olarak GND (Ground) alınmalıdır. Birden fazla elektronik kartta GND (ground) var ise, karşılaştırma yapılan malzemelerin GND’leri alınmalıdır. Tüm elektronik malzeme bacaklarına her iki kartta sırayla dokunularak fark aranır[5].

Diyot, transistör, mosfet gibi iki veya üç bacaklı (discrete) malzemelerin bacaklarına doğrudan test proplarıyla önce birine sonra diğerine dokunularak karşılaştırmalı test edilir. Elektronik arızaların yaklaşık %60’ı yüksek akımı anahtarlayan, sigorta görevi gören, kontrol eden veya dönüştüren; transistör, mosfet, igbt veya regülatör elemanlarında görülmektedir. Bu devre elemanların öncelikli test edilmesi, arıza belirlemeyi hızlandıracaktır. Elektronik kartta hangi şikayet var ise, o işi yapan bloktaki elektronik malzemelerin öncelikli
karşılaştırılması işlemi hızlandıracaktır[6].
 
 
EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME









 
 
Sağlam ve arızalı elektronik kartlar karşılaştırılırken aşağıdaki maddelere dikkat edilmelidir.

* Elektronik karlarda kendi enerjisi olmamalıdır, kondansatörler deşarj edilmiş olmalıdır.
* Elektronik kartlar birebir aynı olmalıdır. Modifikasyon veya hardware version farklılığı
olmamalıdır.
* Elektronik kart üzerindeki; dıp switch’ler, potansiyometre ve jumper gibi malzemeler aynı konumda olmalıdır.
* Besleme ve toprak arası elektronik kartta kısa devre edilerek entegrelerin test edilmesini Tavsiye ederiz Aynı anda Vcc ve GND tarafındaki entegre içerisindeki zener yapıları görerek karşılaştırma yapılacağından arızalı malzemeyi bulmayı kolaylaştıracak ve hızlandıracaktır. Böylelikle istenmeyen kapasitif gürültüler ortadan kalkmış olur. Hem Vcc hem de GND tarafına aynı anda bakılarak test edildiği için iki iş aynı anda yapılmış olacak ve test hızlanmış olacaktır. Bazen GND referansına göre fark bulunmadığında, Vcc referansı alınarak aynı karşılaştırma işlemleri yapılmalıdır. İkinci bir karşılaştırma işlemi emek ve zaman kaybı olacaktır.
* Eğri farkının bulunduğu noktaya referans (com) klipsi irtibatlanır. Bu noktaya göre, bu noktaya irtibatlı olan tüm malzeme bacaklarına dokunularak karşılaştırma tekrar yapılır. Empedans eğrisi farkının en fazla olduğu malzeme devre dışına alınıp test edilmelidir. Devre dışında empedans testte tüm malzemeler için %100 seviyesinde arızalı veya sağlam denilmektedir. Elektronik karttan minimum malzeme sökerek, yani elektronik karta az müdahale ederek arızanın bulunması esastır.

Arızalı elektronik kartta simetrik devreler var ise kendileri arasında mukayese edilebilirler. Örneğin 8 dahili aboneli bir santral ana kartı ve 3 nolu abone kanalı arızalı olsun. Kanal devreleri hepsinde aynı olduğundan, diğer sağlam bir kanal ile kıyaslanarak kolayca arızalı malzeme bulunabilir. Eğrilerde karşılaştırma mantığı kullanıldığı sürece arızalı malzemenin bulunması kolaylaşmaktadır [7].
 
EMPEDANS TEST METODUYLA ELEKTRONİK KARTLARDA ARIZA BELİRLEME





 
 

Şekil 9.’da iki adet arızalı elektronik kart karşılaştırması esnasında bulunan fark eğrisi görülmektedir. BC547 transistörünün B-E (Base-Emiter) arasındaki farktır. Empedans eğrisi karşılaştırma testleri EFLVITesterTFT cihazı ile yapılmıştır. Devredeki BC547 transistörününbase bacağı, 5K lık bir bir direnç üzerinden 74XX serisi (TTL kapı entegresi) bir malzemenin çıkışına bağlıdır. BC547 devre dışına alınarak empedans testi uygulanmış ve base-emiter arası arızalı olduğu görülmüştür.Şekil 9’da görülen yeşil renkli eğri sağlam, kırmızı renkli eğri ise arızalı olandır.
 
5. SONUÇ
Elektronik arızalı kartların iki kanal canlı şekilde empedans eğrilerini gösteren test cihazları ile karşılaştırılarak arızalarının dakikalar seviyesinde belirlendiği görülmüştür. Empedans test metodu kartın kendi enerjisi olamadan yapıldığı için kartların daha da hasar görmeden sağlıklı arızalı malzemenin bulunmasına imkan tanımıştır. Elektronik kartların devre şemasına da ihtiyaç duyulmamıştır. Pahalı elektronik kartlar kısa sürede sadece arızalı olan birkaç dolarlık elektronik malzeme bedelleri karşılığında onarılabilmektedir. Zaman ve paradan kazanılmakta, döviz kaybı önlenerek Ülkemize katkı sağlanmaktadır.
Empedans test hakkında detaylı bilgi ve uygulamalar için ‘Elektronikte arıza bulma ve giderme teknikleri 1 ve 2’ kitaplarında ilgili bölümlere bakabilirsiniz.
 
6. TEŞEKKÜR
Çalışmalarım esnasında her türlü fedakarlık ve yardımlarını esirgemeyen; eşim Çiğdem ve dünya tatlısı kızım Ece İrem’e teşekkür ederim.
 
KAYNAKLAR
1) Ö.ŞİŞER, Elektronik Devrelerde Arıza Bulma ve Giderme
Teknikleri-1,
2) Dr. M. ALTUNER, Bilimsel Cihazlarda Arıza Arama,
3) Essentials Of Electronic Testing For Digital Memory and Mixed-Signal VLSI Circuits, Michael L. Bushnell, Rutgers University, Vishwani D. Agrawal, BellLabs, Lucent Technologies,
4) Analog and Mixed Signal VLSI Circuit Design, Dr. NavakantaBhat,
5) Alternative Test Methodsfor Electronic Parts, NASA, NEPP
Program, 2004,
6) Integrated Electronics, MILLMAN, HALKIAS, McGRAW HILL,
7) http://www.edn.com/design/test-and-measurement, e-magazines.
 
Yazar;
Önder ŞİŞER
Elk-Elektronik Yük. Müh.
RE Elektronik Genel Müdürü