¿Qué tipo de componentes en una fuente de alimentación de computadora pueden explotar ruidosamente?

Hoy escuché un fuerte estallido que disparó el disyuntor en mi sala de servidores. Debe haber sido muy ruidoso porque podía escucharlo a 2 habitaciones de distancia a través de 2 puertas pesadas y era como un petardo que se apaga justo a mi lado.

En pocas palabras, lo redujo a una fuente de alimentación desde una de las computadoras. Olía a goma quemada y estaba muy caliente incluso después de ~ 40 minutos de estar apagado cuando finalmente pude probarlo. Todo el resto de la tecnología estaba afortunadamente bien.

Es una antigua fuente de alimentación del servidor, como más de 10 años, así que no me sorprende que explotó. Es una unidad de 800 W fabricada por HP, pero no pude encontrar ninguna identificación de modelo.

Lo extraño es que lo abrí para asegurarme de que esto es lo que falló, pero por dentro, se ve totalmente bien. Probé el fusible: todo bien, todas las tapas se ven bien, no se carboniza en ningún lado. Después de unos 10 minutos de mirar dentro, el olor a quemado también se había desvanecido. Aún así, es lo único que no se enciende. Obtuve el resto de la computadora a la que estaba conectada para que funcionara con una fuente de alimentación de reemplazo.

En este punto solo tengo curiosidad: ¿qué podría crear tal explosión y no dejar rastro después?

Las baterías de plomo, usadas en un UPS, pueden explotar violentamente debido a la acumulación de gas hidrógeno.
El daño mecánico será evidente, ya que la encapsulación de la batería habrá fallado.
Pongo mi dinero en esto, si se puede escuchar desde habitaciones lejos.

Los diodos y las trazas pueden explotar sin mucho daño mecánico o residuos. Sin embargo, pueden sonar como un pequeño rayo dependiendo de la capacidad de la corriente de falla o, en otras palabras, la energía que dejan pasar los circuitos de protección.

Los condensadores electrolíticos pueden dispararse desde una placa, pero tienden a eliminar mucho humo y polvo. Sin embargo, en un servidor, el flujo de aire puede disiparse rápidamente.

Los condensadores de tantalio y cerámica se incendian. No mucho golpe.

Las resistencias a menudo mostrarán la quema de la PCB primero. De lo contrario, explotaron en una condición de sobretensión, y se dispersarán por el recinto, de forma similar a los diodos.

Los fusibles solo explotarán cuando la selectividad o la capacidad de corte se asignen incorrectamente.

A juzgar por el gran volumen, mi apuesta es un condensador electrolítico. Esos pueden generar mucha presión y estallar violentamente en las condiciones correctas (incorrectas).

Sé que dijiste que las tapas "se ven bien", aunque las fallas electrolíticas no siempre son obvias a primera vista. A veces se ventilan en la parte superior, con solo una pequeña hendidura. A veces se desahogan desde abajo (lo que hace que sea difícil darse cuenta). Los fondos pueden tener un "tapón" que puede salirse de su lugar y es difícil de distinguir desde arriba. No siempre habrá carbonización / decoloración o fugas visibles de líquido.

Verificaría nuevamente para mirar debajo de las tapas (si es posible). Quizás quite las tapas de los agujeros pasantes e inspecciónelas desde abajo. Verifíquelos con un multímetro para asegurarse de que no hayan fallado.

Como han dicho otras personas, los capuchones electrolíticos son los culpables habituales aquí. Tuve una gran luz apagada como una vela romana, seis pulgadas delante de mi nariz, mientras buscaba una tabla. Una columna de humo de 4 pies se elevó justo en frente de mis ojos, y tengo mucha suerte de no inclinarme un poco más sobre el tablero.

Sin embargo, si el silicio ha fallado, en realidad puede ser difícil de ver. Un chip que se ha disparado generalmente tiene un hoyo pequeño pero significativo en el centro donde se ha volado el dispositivo. Sin embargo, a menudo tienes que buscar esto realmente, porque a menudo no es inmediatamente obvio.

Me inclino a pensar que un MOSFET ha fallado.

Los MOSFET son las partes más populares en cualquier sistema SMPS y pueden fallar catastróficamente cuando se sobrecalientan. A diferencia de la mayoría de los materiales, cuya resistencia eléctrica aumenta a medida que aumenta la temperatura, la resistencia de los semiconductores a base de silicio, incluidos los MOSFET, en realidad comenzará a disminuir cuando su temperatura alcance aproximadamente 160 ° C, y continuará disminuyendo a medida que la temperatura aumente más allá de ese punto.

Este comportamiento inusual significa que cuando un MOSFET se sobrecalienta, ingresa en un circuito de retroalimentación donde la resistencia más baja hace que pase más corriente a través del MOSFET, lo que lo hace aún más caliente. Esto se llama fugitivo térmico . El dispositivo finalmente falla catastróficamente, con un aumento de la temperatura tan rápido que a menudo explotará, incluso potencialmente causando un incendio. Un video de un MOSFET explotando en cámara lenta 20 × (grabación de 600 fps reproducida a 30 fps) muestra cómo puede suceder esto.

Debido a esta caída de resistencia, un MOSFET generalmente fallará a medida que sufre un desbocamiento térmico, lo que potencialmente consume suficiente energía para disparar el interruptor de circuito antes de que se autodestruya por completo.

Posiblemente una parte falló en corto y permitió que fluyeran grandes corrientes. Puede encontrar que se ha vaporizado limpiamente un rastro de la PCB y / o se ha fundido un fusible.

Las corrientes grandes hacen que las cosas se muevan y vibren debido a las fuerzas y temperaturas y pueden causar sonido. Esto es particularmente cierto en situaciones comerciales / industriales donde hay grandes corrientes de falla disponibles, que en algunos casos exceden la capacidad de los fusibles ordinarios de romper la corriente limpiamente, lo que puede hacer que el fusible explote, lo que definitivamente causa una gran explosión (y metralla de vidrio )

Condensadores principalmente, trabajé en un lugar donde los condensadores chinos defectuosos (una compañía robó una fórmula de electrolitos, pero no todo ) derribaron los suministros de energía semanalmente. Obtendríamos a algunas personas bastante preocupadas porque el sonido era fuerte y luego su computadora se apagaba. Se puede ver la mayor parte del tiempo porque parece que hay papel triturado dentro de la fuente de alimentación.

Cualquier cosa puede derretirse realmente, pero la mayoría de las veces son los condensadores los que se degradan y se apagan. Otros componentes generalmente fallan en el momento del diseño (como no dimensionar una resistencia reguladora de conmutación o un inductor para las corrientes apropiadas, pero incluso entonces estos generalmente se derriten durante la falla de lo que he visto)

También he visto transistores explotar varias veces.

Tuve un golpe de relevo en mi cara por la estupidez y casi me saco el ojo.

Apuesto a que si examinas tu suministro y miras todos los límites, encontrarás uno que no se parece mucho a los demás y ese sería el ofensivo. Si no puede verlo, no significa que un componente no haya fallado, sacaría un medidor y comenzaría a probar los componentes para ver cuál falló. También miraría en la parte inferior de la PCB, lo que podría decir más que la parte superior.

Un MOV también puede hacer una explosión fuerte. Una vez tuve una fuente de alimentación donde el MOV falló con explosión, humo y olor a goma caliente, ya sea que estaba haciendo su trabajo o tenía algún tipo de defecto que no sé. De todos modos, el fabricante no parecía sorprendido, pero me envió MOV de repuesto, lo reemplacé, sin problemas.

Como se mencionó parcialmente en otras publicaciones, las piezas de semiconductores también pueden fallar explosivamente, no solo los condensadores generalmente sospechosos.

Una de las razones es que el chip semiconductor real está conectado a través de cables extremadamente finos dentro de la caja, con todo moldeado en un bloque de plástico. Si hay una sobretensión realmente grave, este cable puede vaporizarse repentinamente dentro de los límites del plástico duro, probablemente creando un arco de plasma a partir de iones metálicos arrancados de los extremos del cable. La presión y el estrés térmico pueden mejorar la encapsulación de plástico, que tiende a ser pesada en los rellenos y duroplástica en las partes semiconductoras, por lo que no se derretirá sino que se romperá.

Si parece poco probable que una pequeña longitud de cable de enlace sea capaz de crear tal explosión, lea sobre qué es un detonador EBW y qué puede hacer :)

Tuve una de esas HP 800 PSU (de un Proliant G4 o G5, no recuerdo cuál) también falla con una explosión fuerte. Asusté muchísimo a las personas en las oficinas cerca de la sala de servidores.

Se veía bien en la primera inspección, pero luego descubrí que el problema estaba oculto en su mayoría debajo de uno de los componentes más grandes en la PCB.
Uno de los rastros de PCB de 12 V realmente se había roto, dejando un espacio de 1 milímetro con algún daño visible por quemaduras. El cobre acababa de desaparecer. Vaporizado supongo.
Los rastros restantes que quedaron a la derecha del espacio se separaron del PCB a una distancia de aproximadamente 8 mm por un lado y 4 mm por el otro.
Como estas trazas ya pueden transportar hasta 65 A en estas PSU bajo carga normal, parece probable que cierta inestabilidad provoque que la traza se alimente con aún más potencia en ese momento, falló.
El sonido fue probablemente el cobre vaporizado sobrecalentado y la burbuja de aire que se expandió rápidamente más rápido que la velocidad del sonido y causó un estallido sónico en miniatura.

El arco de alambre lo explicará

Considere el humilde interruptor de red. Por lo general, tienen un viaje térmico que explotará al 110% de la capacidad del circuito, pero tardan media hora en hacerlo. También tienen un disparo magnético que dispara el interruptor en un ciclo o dos, pero que no funcionará por debajo del 1000% de la clasificación del interruptor (por lo que no se dispara en la irrupción desde el arranque del motor, la carga de tapas de la fuente de alimentación, etc.). también se disparará en un flujo de corriente más alto, digamos 5000%. Así que contemplemos ese.

5000% de un interruptor de 20A es 1000A. ¿Nuestra potencia de red es qué, 120V? Eso es 120kw, o 120,000 julios / seg. Ahora un .44 magnum, el arma de Harry el sucio, tiene 1150 julios y obtuvo 6. ¿O solo 5? Bueno, su corto está golpeando 100 o 120 de estos por segundo, aunque es de esperar que el interruptor se dispare después de solo un par de disparos.

De todos modos, eso explicaría el ruido definitivamente.

Tal vez una tangente, pero mi máquina de café (una muy buena máquina de café espresso prosumidor italiano) tuvo algún tipo de falla eléctrica recientemente, lo que significaba que había algún corto en algún lugar, probablemente en el cableado.

Esto se mostró a través de un verdadero rayo y una explosión increíblemente fuerte, que seguramente se escucharía en las habitaciones. Y obviamente los interruptores tropezaron.

Fue tan fuerte que me di cuenta de que realmente desarrollé una reacción corporal durante la "prueba" (es decir, tratando de averiguar si fue una casualidad o una cosa repetida, después de que sucedió nuevamente después de unos días); es decir, solo podía encenderlo físicamente cuando usaba esos supresores de sonido similares a los auriculares.

Larga historia corta; Resultó que era solo un corto en algunos de los cables. En realidad no necesitas ninguna parte para "explotar". Los síntomas fueron los mismos que los tuyos; es decir, olía al principio, pero el olor desapareció rápidamente y no había signos notables de quemadura / carbón en el interior, en ninguna parte.

Entonces, sin saber acerca de su máquina, diría que no descarte un corto honesto en la ruta de 220V / 110V en alguna parte.

Puente rectificadores. Muchas fuentes de alimentación conmutadas utilizan un puente rectificador en el lado de la toma de corriente para convertir la CA en CC. Esto es lo primero que ve un aumento, suponiendo que no haya filtros, y con frecuencia tiene un paquete robusto. Cuando se va, puede haber un corto en la alimentación principal hasta que se vaporice internamente.

Obtenga un termómetro IR con un ángulo estrecho y puede verificar la temperatura de los componentes con él. Si no es una resistencia y está caliente, su vida útil está disminuyendo.

Y podría haber sido el arco del disyuntor cuando se disparó, no mencionaste su clasificación.

Quizás sea un conductor, como un trozo de alambre de cobre o un insecto. Si un cable de cobre entra en contacto repentinamente con 2 rieles en la fuente de alimentación que no deben estar en cortocircuito, se puede producir un arco eléctrico. Por ejemplo, si entra un cable de cobre desde el ventilador y toca el chasis y el riel de 12V, entonces toda la energía en el condensador se descargará. El sonido puede ser fuerte. Y la temperatura puede ser lo suficientemente alta como para vaporizar el cobre.