Использование мультиметров в режиме омметра для оценки работоспособности электро-радиотехнических компонентов

Многие устройства, с которыми приходится иметь дело электротехнику (источники бесперебойного питания, инверторы, зарядные устройства) собраны с применением изделий электронной промышленности. Чаще всего они выходят из строя из-за неисправностей в силовых цепях, где протекают большие токи или присутствует высокое напряжение. Маломощные схемы управления силовыми цепями выходят из строя редко, и для их ремонта требуется квалифицированный специалист, поэтому будут рассмотрены приемы определения работоспособности только мощных полупроводниковых приборов.

Как правило, портативный мультиметр всегда находится под рукой электротехника. Имея необходимые навыки, можно оценить работоспособность некоторых электро-радиотехнических компонентов с их помощью, не прибегая к использованию дорогостоящей специализированной аппаратуры.

Выявление неполадок диодов и стабилитронов. Исправные полупроводниковые диоды и стабилитроны обладают односторонней проводимосгью, а большинство неисправных — двухсторонней проводимостью. Возможен также внутренний обрыв.

Для выявления неполадок диода один из его выводов отпаивают от печатной схемы и, пользуясь омметром, проверяют наличие односторонней проводимости диода. При прямом включении омметра положительный полюс внутренней батареи омметра подключают к аноду диода.

В цифровых мультиметрах в режиме испытания p-n-переходов используется ток порядка 1 мА, а на дисплее отображается падение напряжения на этом переходе в милливольтах. У исправных германиевых диодов падение напряжения составляет 100...200 мВ, у кремниевых — около 600 мВ (рис. 10.9, а). При обратном подключении исправного перехода дисплей показывает переполнение счетчика (рис. 10.9, б).

При пробое диода прямое сопротивление будет почти такое же, как обратное. При обрыве цепи в диоде как прямое, так и обратное сопротивление будет бесконечно большим.

Выявление неполадок стабилитронов выполняют, либо не отделяя стабилитрон от платы, либо отсоединив его. В первом случае включают ток питания платы и измеряют рабочее напряжение на стабилитроне: если оно окажется в пределах нормального значения для данного типа стабилитрона, то он исправен. Во втором случае, как и при проверке диодов, измеряют сопротивление при прямом и обратном приложении напряжения. При проверке некоторых кремниевых стабилитронов имеют в виду, что если приложенное обратное напряжение не превышает напряжения стабилизации, то свойства стабилитрона ничем не отличаются от свойств любого диода.

Выявление неполадок биполярных транзисторов. В биполярном транзисторе p-n-переходы являются аналогами переходов обычных диодов. В транзисторе типа р-п-р имеются как бы два последовательно соединенных диода, у которых катоды, т. е. n -области переходов, соединены вместе и подключены к выводу базы, а аноды подключены к выводам эмиттера и коллектора. В транзисторах типа п-р-п с базой соединены аноды диодов.

Если в исправном транзисторе типа р-п-р к базе подключить положительный полюс внутренней батареи омметра, то переходы запираются, и омметр покажет большое сопротивление между базой и коллектором или базой и эмиттером. Если же к базе подключают отрицательный полюс внутренней батареи омметра, то он показывает малое сопротивление относительно эмиттера или коллектора. Для транзисторов типа п-р-п полярности подключаемого напряжения будут обратными.

Измеряя сопротивление, нельзя допускать перегрузки переходов током, так как она может привести к выходу транзистора из строя. Наиболее безопасно применять омметры с внутренним источником напряжения 1, 5 В, а в многопредельных омметрах использовать шкалы с пределами х100 или х1000 Ом.

Если под рукой нет принципиальной схемы и неизвестно, какой из выводов коллектор, а какой — база, воспользуйтесь цифровым тестером с функцией контроля параметров полупроводниковых диодов. Прежде всего проверьте, есть ли маркировка на корпусе транзистора или обозначение выводов на монтажной плате. Проверьте по справочнику тип транзистора, каковы максимальные значения рабочих напряжений и для какого типа цепей он предназначен.

Если же на корпусе транзистора нет ни маркировки, ни обозначений его выводов, попытайтесь определить вывод базы, используя функцию проверки параметров полупроводниковых диодов цифрового тестера. Относительно вывода базы должны прозваниваться в прямом включении оба перехода транзистора база—эмиттер и база—коллектор. Сначала к выводу базы подключается положительный щуп цифрового тестера. Измеренные величины сопротивлений между выводами база—коллектор и база—эмиттер должны быть примерно одинаковыми, однако, как правило, значение сопротивления между выводами базы и эмиттера для исправного транзистора несколько выше. Например, при проверке транзистора 2SC5353, используемого в качестве ключевого в схеме полумостового инвертера, сопротивление база—коллектор составило 609 Ом. Сопротивление, измеренное между выводами базы и эмиттера, оказалось 667 Ом (рис. 10.10).

Выявление неполадок полевых транзисторов. Наиболее часто повреждение полевого транзистора возникает в результате электрического пробоя изолятора затвора.

Возникшие токи могут вызвать полный отказ транзистора (короткое замыкание между затвором и электродами стока и истока, обрыв цепи любого электрода) или частичную утрату его работоспособности в виде ухудшения электрических параметров (возрастание тока затвора, уменьшение тока стока и крутизны характеристики, увеличение порогового напряжения). Последняя группа повреждений проявляется как результат нарушения структуры прибора: образование локальных областей пробоя, перегорание дорожек металлизации.

При ремонте аппаратов с применением полевых транзисторов часто возникает задача проверки этих транзисторов. Чаще всего приходится иметь дело с вышедшими из строя мощными полевыми транзисторами импульсных блоков питания и аналогичных им.

За редким исключением в современных схемах используются транзисторы с изолированным затвором и индуцированным каналом n-типа. Это означает, что проводящий участок (канал) между истоком и стоком появляется только при наличии на затворе положительного относительно истока потенциала.

Полевой транзистор имеет три вывода: затвор (Gate), сток (Drain), исток (Source). Расположение этих выводов на транзисторах разных производителей может быть различным. Чаще всего выводы транзистора можно определить по маркировке на плате ремонтируемого аппарата (обычно выводы маркируются заглавными латинскими буквами G, D, S). Если такой маркировки нет, то желательно воспользоваться справочными данными.

Очень важным моментом при проверке полевых транзисторов является соблюдение правил безопасности для предотвращения выхода из строя транзистора во время проверки. Дело в том, что полевые транзисторы, особенно старых выпусков, очень чувствительны к статическому электричеству. Желательно надеть на руку заземляющий браслет для снятия с себя накопленного статического электрического заряда.

У всех современных мощных полевых транзисторов между стоком и истоком имеется паразитный встроенный диод VD_n (это связано с технологией производства), поэтому при подаче на исток положительного, а на сток отрицательного напряжения мультиметр покажет сопротивление порядка 600 Ом (рис. 10.11, а). Всегда помните о возможности наличия такого диода и не примите его наличие за неисправность транзистора. Убедиться в наличии диода достаточно просто: нужно поменять полярность тестового прибора и он должен показать бесконечное сопротивление между стоком и истоком (рис 10.11, б), а если этого не произошло, то, скорее всего, транзистор пробит.

Если при проверке приложить «+» измерительного прибора к затвору 3 транзистора, а «-» к истоку И (для транзисторов с n-каналом), то произойдет заряд емкости затвора, затвор приобретет положительный потенциал относительно истока, возникнет проводящий канал, и транзистор откроется. При проверке транзистора лучше всего пользоваться цифровым мультиметром с переключателем пределов измерений, установленным на значок диода (надпись «2k» шкалы сопротивлений). Между щупами мультиметра при таком положении переключателя имеется напряжение около 3 В, которое, как правило, превышает пороговое напряжение современных транзисторов. Если далее замерить сопротивление между стоком С и истоком И, то прибор покажет сопротивление, которое зависит от многих причин, но никак не бесконечное сопротивление (рис. 10.11, г), транзистор будет открыт до тех пор, пока не разрядится емкость затвора, по скорости роста сопротивления исток—сток можно судить о качестве изолятора затвора.

Многие неопытные ремонтники могут принять это за неисправность. Поэтому перед прозвонкой участка сток—исток замкните накоротко все ножки транзистора, это приведет к разряду емкости затвора. После этого при измерении сопротивления сток—исток оно должно быть бесконечным (рис. 10.11, в). Если этого не произошло — значит, транзистор неисправен.

Таким образом, имея под рукой обычный омметр, можно легко и быстро произвести проверку мощного полевого транзистора.

Выявление неполадок конденсаторов. К отказам конденсаторов относят пробой, потерю емкости, увеличение тока утечки.

Используя омметр или мультиметр со стрелочным измерительным механизмом, можно применить метод баллистического гальванометра (рис. 10.12). Для этого мультиметр включают на предел измерения сопротивления и щупами дотрагиваются до выводов предварительно разряженного конденсатора. Ток зарядки вызовет кратковременное отклонение стрелки, тем большее, чем больше емкость конденсатора. Пробитый конденсатор имеет сопротивление, близкое к нулевому, а конденсатор с оборванным выводом не вызовет никакого отклонения стрелки омметра. При проверке оксидных конденсаторов надо соблюдать полярность, предварительно определив, на каком из выводов мультиметра присутствует плюсовое напряжение (полярность выводов мультиметра в режиме измерения сопротивлений может и не совпадать с полярностью в режиме измерения токов или напряжений).

На пределе «Омы» удается проверять конденсаторы емкостью в тысячи микрофарад.

На пределе «кОм х 1» можно проверять конденсаторы емкостью в сотни микрофарад, на пределе «кОм х 10» — в десятки микрофарад, на пределе «кОм х 100» — в единицы микрофарад и, наконец, на пределе «кОм х 1000» или «МОм» — в доли микрофарад. Но конденсаторы емкостью в сотые доли микрофарад и менее дают слишком малое отклонение стрелки, поэтому судить об их параметрах становится трудно.

Удобно выполнять проверку конденсаторов, сравнивая их поведение с поведением заведомо исправных конденсаторов такой же емкости.

Выявление неполадок резисторов. При выявлении неполадок постоянных и переменных резисторов отпаивают один из выводов от фольги печатной платы и посредством омметра проверяют соответствие номинальному фактического сопротивления резистора. В случае переменных резисторов тем же омметром проверяют плавность изменения сопротивления резистора при перемещении подвижного контакта.