El Rincón de Sergio

¿Quieres ser un buen técnico en electrónica? No dejes de ver esta guía

 

Testeo de componentes.

 

Un estudio completo de la siguiente guía te ayudará a ser un maestro en las siguientes áreas:

  • Testeo de diodos,SCR´S Y Triacs

  • Testeo de BJTs, JFET y MOSTETS

  • Amplificadores operacionales

  • Cómo usar un multímetro para testear componentes

 

Bueno antes de meternos al lío te quiero hacer saber una regla de oro que me ha llevado al éxito en mis reparaciones. "LOS CIRCUITOS DE EJEMPLO" Todo parte de pensar de que esta tarjeta ha sido diseñada por uno o un equipo de ingenieros para llevar a cabo X tipo de funciones en la máquina. Dicho esto, sabrás que los diseñadores al igual que los técnicos reparadores utilizan las hojas de datos "Datasheet" de los componentes para saber si estos les van a servir en el procesado de señales que ellos buscan, en esa misma búsqueda es donde ellos también se valen y se apoyan en los  circuitos de ejemplo expresados en los datasheet.

 

 

 

Estos mismos circuitos nos pueden servir a nosotros cuando no tenemos esquemas ni información sobre la tarjeta, que lamentablemente es el 97% de los casos. Siempre acabamos lidiando con la típica situación de una tarjeta con una nota atada con un cordón que pone "no funciona".

 

Esto me ha servido mucho, particularmente para detectar todos aquellos componentes discretos de alrededor de transistores, opto acopladores, amplificadores operacionales etc.

 

Si aún, no eres muy experto y vas a ojear la siguiente guía de como testear, mi consejo es que intentes entender bien los circuitos que testees, comprende lo que estas midiendo, haz pequeñas reingenierías inversas, te llevará tiempo la primera vez, pero las demás, para mí ha sido como "montar en bici", con suerte casi todo es repetitivo o los siguientes casos los puedes interpretar mucho más rápido.

 

 

Testeando diodos:

 

El diodo es un dispositivo semiconductor, el cual conduce corriente tan solo en una dirección. En otras palabras, el diodo muestra una muy baja resistencia cuando es polarizado directamente (A-K) y una resistencia muy alta cuando es polarizado inversamente (K-A). Como ya sabemos, un óhmetro aplica un voltaje conocido desde su fuente interna (Baterías) para medir resistencia. Teóricamente este voltaje puede alcanzar entre 1.5 y 3 V. El diodo requiere un voltaje de 0.7v mínimo para ser polarizado. Por lo tanto, si el cable positivo de óhmetro está conectado al ánodo (A) y el negativo al Cátodo (K) el diodo será directamente polarizado. En este caso el óhmetro leerá  una resistencia muy baja. Si le damos la vuelta a las sondas, llevando el negativo al Ánodo (A) y el positivo a cátodo (K) el diodo es inversamente polarizado, entonces el óhmetro deberá medir una resistencia muy alta. 

 

 

Por lo que cualquier óhmetro puede ser utilizado para testear un diodo.

 

La mayoría de los multímetros digitales DDM tiene un modo de prueba de diodo, que está marcada en el selector normalmente con símbolo pequeño característico de un diodo. Cuando el “diode test-mode” es seleccionado, este proporciona suficiente voltaje interno al test del diodo en ambas direcciones. La sonda positiva del DMM (Color Rojo) conectada al ánodo (A) y la sonda negativa (Color negro) conectada al cátodo (K).

 

Si el diodo está en buenas condiciones el multímetro deberá mostrar un valor de entre 0.5 y 0.9 v (típicamente 0.7v). 

 

 

Una vez revisado este valor, le damos la vuelta a las sondas, y en este caso el diodo aparecerá como un circuito abierto en el multímetro.

 

 

Un diodo defectuoso aparece en ambas direcciones ya sea como un cortocircuito o un circuito abierto. En el caso del circuito abierto, el fallo más común, ya que este suele ser causado por un daño en la unión PN del componente debido a un sobrecalentamiento, estos diodos presentan una impedancia muy alta tanto si es polarizado directamente como inversamente polarizado. Por otro lado, en el caso de corto circuito, el multímetro leerá 0v en ambas direcciones.  A veces, un diodo no presenta un corto circuito complejo (0v), por lo que aquí se comportará  como una resistencia, en este caso el multímetro medirá la misma resistencia en ambos sentidos.

 

Como mencioné, anteriormente si “diode test-mode” no está disponible en nuestro multímetro podemos usar el óhmetro, midiendo impedancia en ambos sentidos.

 

Ponemos nuestro multímetros en Ohm. Cuando polarizo el diodo directamente el multímetro leerá de unos pocos cientos a unos miles ohmios. La resistencia de un diodo  normalmente no excede los 100 ohm, pero el voltaje interno del muchos multímetros es relativamente bajo en el rango de ohm y no es suficiente para polarizar completamente la unión PN. Por esta razón el valor que muestra es más alto. Cuando el diodo es polarizado inversamente, el multímetro suele indicar fuera de rango “”OL” porque la resistencia del diodo en este caso es muy alta y no puede ser medida por el multímetro. Lo valores de medida de resistencia son relevantes, lo que es importante, es asegurarse de que hay una diferencia grande en la lecturas cuando el diodo es directamente polarizado e inversamente polarizado. De hecho esto es lo más importante a destacar ya que este indica que un diodo esta funcionado propiamente.

 

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Testeando SRC

 

El SCR es un diodo con una puerta de activación adicional. Los SRC pueden ser conducidos tan solo si están polarizados directamente y se les aplica un pulso a la “Gate” o puerta de activación. Por esto, el SRC puede ser testeado de una manera similar a la del diodo, mediante el uso de nuestro multímetro en “Diode test-mode” o con un óhmetro.

La sonda positiva se conecta al ánodo y la negativa al cátodo de nuestro SRC. El multímetro deberá mostrar una resistencia muy alta. Hacemos un puente o “jumper” para activar nuestro SCR mediante el la puerta “Gate”. Sin desconectar las sondas, tan solo puenteamos entre la sonda positiva y la puerta, entonces el multímetro deberá mostrar un gran descenso de la resistencia.

Cuando el puente entre Ánodo y puerta es desconectado el SRC tal vez siga conduciendo o tal vez no.

 

Eso depende de las propiedades de ambos, tanto las del SRC como las del multímetro. Si la corriente de retención del SRC es pequeña, el óhmetro podría ser capaz de suministrar suficiente corriente como para mantenerlo encendido. Sin embargo, si la corriente de retención del SRC es alta, este se apagará tras la desconexión del puente.

Algunos SRC de alta potencia pueden que tengan una resistencia interna conectada entre el cátodo y la puerta,  para prevenir que el SRC se active debido a pequeñas interferencias que puedan surgir. Un técnico de mantenimiento que no es consciente de la existencia de esta resistencia puede llegar a diagnosticar erróneamente como siendo un SRC con fugas entre cátodo y puerta. El valor de esta resistencia se puede medir con un óhmetro durante la prueba.

 

 

Testenando TRIACs:

 

El Triac es básicamente un par SRC conectados en paralelo y en dirección opuesta, por lo que el proceso de testeo es esencialmente el mismo que el del SRC. La sonda positiva es conectada al MT2 y la negativa a MT1. Cuando la puerta está abierta el óhmetro debe indicar una resistencia infinita. Entonces de manera similar al testeo del SRC, puenteamos entre ánodo y puerta observando así que se cumpla un gran descenso de la resistencia medida. Esto nos indica que al menos uno de los SRC funciona.

 

 

Ahora le damos al vuelta a las sonda con respecto a ánodo y

cátodo. De nuevo si la puerta está abierta, el multímetro deberá displayar resistencia infinita o fuera de rango. Puenteando desde MT2  con la puerta deberemos ver como la resistencia medida desciende generosamente, lo que nos está indicando un correcto funcionamiento del segundo par de SRC, fácil, sencillo y para toda la familia.

 

 

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Testeando transistores BJT

 

Los BJT son dispositivos que consisten en tres capas de material semiconductor y que pueden ser NPN o PNP. Por lo tanto cada transistor puede ser representado como una combinación de dos diodos.  El equivalente de un transistor NPN aparecerá con referencia a la base como los cátodos de ambos diodos conectados. Si el transistor es un PNP, el equivalente será con respecto a la base de ambos diodos conectados por los ánodos. En ambos ejemplos los dos terminales sobrantes de los diodos representarían el colector y emisor. Ambas uniones PN del transistor se testean por separado como si fueran dos diodos independientes. Si ambos diodos no presentan falla entonces el transistor funciona correctamente.

 

 

La función  “Diode test-mode” de nuestro multímetro puede ser utilizada para testear transistores. Por ej, supongamos que tenemos un transistor tipo PNP para testear. La sonda negativa la conectamos a la base del transistor y la sonda positiva al emisor y luego al colector. De esta manera las uniones PN serán directamente polarizadas.

El multímetro deberá leer entre 0.5v y 0.9 en ambos casos. Cuando la sonda positiva es conectada a la base del transistor en vede la negra y repetimos el proceso, los diodos serán inversamente polarizados y el multímetro deberá leer resistencia muy alta en ambos casos. El procedimiento para testear un transistor NPN es idéntico, pero empezando por testear los diodos con la sonda positiva en la base.

 

 

Si el multímetro no tiene “diode test-mode” el transistor puede testearse con el óhmetro. La ejecución es similar a la descrita previamente. Pero es importante enfatizar de nuevo, que la lectura de unos pocos cientos a unos pocos miles de ohmios de la polarización directa no necesariamente indica un transistor con falla. Es más bien una señal de que la fuente de alimentación de nuestro multímetro no es suficiente  como para polarizar directamente la unión PN. La indicación de fuera de rango para la polarización inversa del mismo transistor indica claramente que el dispositivo esta funcionando correctamente. Lo importante aquí es la diferencia entre los valores medidos y no su valor numérico como tal.

 

¿Qué puede pasar con un transistor en falla?

 

Un transistor con falla presentará en las uniones PN aproximadamente la misma resistencia en ambas direcciones. De la misma manera que los diodos, la uniones PN de un transistor fallado mostrarán una resistencia muy alta en ambas direcciones (Un circuito abierto interno), o cero resistencia en ambas direcciones (corto circuito interno). Algunas veces una unión PN dañada muestra una ligera resistencia, que es igual en ambos sentidos. Por ejemplo. El multímetro mide en ambas direcciones 1.2v en vez de el correcto 0.7v. En este caso el transistor es defectuoso y tiene que ser reemplazado.

 

La mayoría de multímetros son capaces de medir la ganancia en corriente de los transistores bDC. Los tres terminales del transistor son conectados a un socket especial marcado como E, B y C respectivamente. Entonces un valor conocido IB es aplicado al transistor y el IC respectiva es medida. Como ya sabes, el ratio de IC/IB es igual a bDC. A pesar de que este es un método muy rápido y conveniente para comprobar un transistor, uno debe ser consciente de que algunos multímetros miden el valor BDC con una precisión muy baja. Las especificaciones del multímetro han de ser comprobadas antes de confiar en el valor medido de la ganancia de corriente. Algunos multímetros tienen la característica útil de chequear la BDC dentro del circuito, aquí no hay necesidad de desconectar el transistor bajo sospecha del resto del circuito y se puede comprobar directamente en la PCB.

 

 

Cuidado!! En ocasiones el transistor como tal no está dañado, sino que el fallo puede ser debido a que su circuitería externa no esté operando correctamente.  Por ejemplo, una soldadora fría en la base del transistor que aísla el contacto de la base del resto del circuito, por lo que la tensión de polarización del transistor es de 0V, que hará que el transistor este en corte. Al comprobar un transistor como este desde el lado de los componentes de la PCB, puede parecer estar funcionando correctamente.

Sin embargo, no hay señal a la salida. 

 

Consejo: Haz los cálculos en papel fijándote en circuito típico y haciendo una pequeña reingeniería inversa de ese transistor y los componentes de alrededor. Una vez puestos lo números sobre el papel, deberías medir los mismos en el circuito. De esta manera conseguirás comprender bien que estas midiendo y podrás determinar un análisis más lógico de las posibles causas de la falla. El tema de investigar las causas de la falla es tan importante como el proceso de búsqueda  de fallos en sí, aunque ya estemos tirando cohetes al descubrir los componentes fallados, analizar las posibles causas nos pueden conducir a más fallas y en el mejor de los casos a reconocer síntomas similares en el futuro. Hablaré más a fondo de esto en el articulo de estragetia de "Troubleshooting PCB" estrategia de solucion de problemas.

 

Testeando amplificadores operacionales:

 

Los amplificadores operacionales son complejos y sofisticados dispositivos que están sujetos a muchos fallos internos mientras se encuentran funcionando. Sin embargo, un amplificador operacional como tal no puede ser testeado.

Si hubiera algún problema interno, no es posible detectarlo y repararlo.

Por lo tanto si el amplificador no funciona la única opción es reemplazarlo.

Por lo general hay tan solo unos pocos componentes externos a los amplificadores operaciones. Un circuito típico consiste en una resistencia de entrada, una resistencia de feedback y un potenciómetro para la compensación del voltaje “offset”.

 

Si el circuito funciona mal, los componentes de alrededor son los que tienen que ser testeados primero. Puede haber soldaduras frías, o componentes quemados o fuera de rango. Si no es ninguna de las anteriores, tenemos que chequear los contactos del mismo amplificador operacional. Es posible que alguno de ellos este dañado. Finalmente, si todo lo demás parece estar en buen funcionamiento, pero el circuito sigue sin funcionar, podemos asumir que el amplificador operacional: Esta dañado. Es este caso el amplificador es reemplazado tal y como reemplazarías una resistencia, un transistor o cualquier otro componente. Algunos fallo típicos de amplificadores operacionales:

  • Voltaje de alimentación: Esta es una de las primeras cosas que se deben ser comprobadas (como en el caso de testea cualquier otro circuito). Un correcto voltaje de alimentación y tierra tiene que estar presentes. Debe recordarse que el nivel de voltaje de alimentación es bastante crítico para los CI.

  • Resistencia de feedback abierta: este fallo se traduce en un importante recorte de voltaje a la salida, ya que el amplificado funciona a su máxima ganancia de voltaje (por ej. El circuito para como esta como un amplificador en bucle abierto)

  • Cortocircuito de la resistencia de feedback: En este caso, la salida tiene que ser de la misma que la entrada de la señal.

  • Entrada de circuito abierta: Es el caso de un amplificador inversor, no hay señal a la salida, ya que no hay señal a la entrada. En el caso de un amplificador no inversor, la ganancia es igual a 1 y la salida de voltaje sigue exactamente lo que haya a la entrada. En otras palabras el amplificador actuará como un seguidor de voltaje.

  • Potenciómetro mal ajustado: es fallo te traduce en tan solo el pico positivo o negativo en la tensión salida.

 

Testeando FETs & MOSFET

 

Estos amigos son mucho más complicados que los compañeros BJT, por eso aunque os dejo aquí explicado lo básico, más adelante haré un articulo con técnicas para diagnósticar estos transistores dentro y fuera del circuito.

 

Antes de testear un FET, es necesario saber si el transistor es un JFET o un MOSFET. A partir de ahí se tiene verificar si es de canal N o canal P. JFETs pueden ser testeados con un óhmetro ordinario.

 

Aparecerá en el óhmetro como dos diodos conectados en serie entre el drenador y el surtidor, la polaridad de los diodos está invertida. El terminal de la puerta es tomado desde el punto medio entre ellos. En el caso de uno de tipo canal-N, la puerta está conectada a los ánodos de ambos diodos. Si el transistor es de tipo canal-P, la puerta está conectada a los cátodos de ambos diodos. La capa de aislamiento de SiO2 aparecerá en el óhmetro como una resistencia conectada ente el drenador y el surtidor en paralelo a ambos diodos. 

Por lo tanto los JFETs se pueden testear usando un óhmetro testeando las uniones PN ente la puerta y drenador por un lado y por otro la puerta y el surtidor. Si el JFET está en buenas condiciones ambas uniones PN se comportarán de manera como un diodo normal, mostrando una muy alta resistencia en una dirección y muy baja en la otra. Luego se mide la resistencia entre drenador y surtidor, esta nos debe dar un cierto valor de resistencia que dependerá de las características del JFET.

 

En el mejor de los casos la medición de un MOSFET con un óhmetro es una tarea muy difícil.

Esto es así porque una capa muy fina de metal-oxido separa la unión de la puerta con el canal. Esta propiedad de los MOSFET asegura una impedancia de entrada muy alta en el dispositivo, pero lo hace vulnerable a daños permanentes incluso cuando se producen pequeñas tensiones estáticas en los terminales del transistor.

 

De hecho un MOSFET puede ser dañado cuando lo tocamos con los dedos. Por esta razón, los MOSFETs viene en paquetes que proporcionan un conexión eléctrica entre todos los terminales para prevenir la acumulación de electricidad estática.

 

 

MOSFETs pueden ser testeados cuidadosamente con un óhmetro de bajo voltaje, configurado al mayor rango de resistencia. N-MOSFET que funcionen correctamente presentan una cierta continuidad entre el surtidor y el drenador. Sin embargo no debería haber ninguna resistencia entre la puerta y el drenador y la puerta y el surtidor. P-MOSFET que están funcionando correctamente no muestran  continuidad entre ninguno de sus terminales.

 

 

Solucion de problemas en JFET polarizados:

 

No es una práctica recomendable desoldar un transistor FET para testarlo. Después de una inspección visual buscando componentes dañados o malas soldaduras, lo voltajes en el drenador y en el surtidor tiene que ser medidos con respecto a tierra. Un síntoma de fallo típico es el voltaje en el drenador, el cual es casi igual que el voltaje de alimentación. Esta condición ocurre cuando la corriente del drenador es cero y por lo cual no hay caída de voltaje a través de la resistencia de drenador RD, los siguientes fallos pueden ser la causa:

  • Soldadura fría en RS (Resistencia del Surtidor aparece como un circuito abierto)

  • RS está dañada o fuera de su rango

  • Soldadura fría en RD (Resistencia del Drenador aparece como un circuito abierto)

  • RD está dañada o fuera de su rango

  • Soldadura fría en el terminal del surtidor

  • Soldadura fría en el terminal del drenador

  • Circuito abierto interno en el JFET entre el surtidor y la puerta

Otro síntoma típico de fallo es un voltaje mucho menor del normal en el drenador. Esta condición ocurre cuando la corriente del drenador es más alta de lo normal, en este caso la caída de voltaje a través de la RD resistencia es mayor. Los siguientes fallos pueden provocar que esto suceda:

  • Soldadura fría en RG (La resistencia de la puerta aparece como un circuito abierto)

  • RG está dañada o fuera de rango

  • Soldadura fría en el terminal de la puerta

  • Un circuito abierto interno en el JFET en el terminal de la puerta

Algunas de las fallas son muy difíciles de solucionar. Un buen ejemplo es una puerta abierta internamente en un D-MOSFET polarizado. Después de que este fallo ocurra, la tensión de la puerta el drenador sigue siendo la misma 0v. Por esta razón la corriente del drenador no cambia su valor y la polarización parece estar correcta. En general el testeo de FETs es una tarea mucho más difícil y requiere de más habilidades y experiencia que al testear BJTs.

 

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En resumen: 

 

La mayoría de los multímetros proporcionan funciones especiales para testear diodos y BJTs. Sin embargo si tales funciones no están disponibles, muchos componentes electrónicos pueden ser testeados con un óhmetro ordinario. Si un diodo esta en buenas condiciones, las lectura del óhmetro deben cambiar de alta a baja y viceversa cada vez que la sondas se cambian entre ánodo y cátodo. Los SRCs son testeados de forma similar, la única diferencia es un puente entre la puerta y ánodo para activar el SRC. Cuando un SRC es activado, su resistencia cae significativamente de alta a baja. Los TRIACs son testeados como los SCR pero en ambas direcciones. (ej. Las sondas son puestas al revés y el test es repetido). BJTs son tratado como 2 diodos y cada uno de ellos es comprobado independientemente. FETs son más difíciles de testear, hay que tener especial cuidado de no ocasionar descargas electroestáticas en ellos cuando son testeados. Los transistores JFET pueden ser representados como 2 diodos conectados en serie con una resistencia adicional en paralelo a ellos. Ambos diodos son testeados de forma independiente. También se mide el valor de la resistencia. Para encontrar fallos en transistores polarizados, en un principio, se calcula las tensiones aproximadas en cada uno de los terminales del transistor y entonces medimos los voltajes. Cualquier desviación de los valores calculados son analizados lógicamente, lo cual conduce esencialmente a encontrar y corregir el problema. Los amplificadores operacionales no pueden ser testeados como los otros dispositivos, sino que todos los componentes externos y soldaduras tienen que ser chequeados y si el circuito sigue sin operar correctamente el AP es reemplazado.

 

 

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