几年前为了方便焊接PCB样板,搞了个回流焊炉,放在阳台上,偶尔焊接个样品用它。

前几天焊接一个板子的时候,这炉子直接抽风把板子烧成灰了(里面有一些板子是废板,平时用来支撑的,这次也一并化成灰了)。

炉子铁壳上面的漆也直接烤焦了。

这也是我从业多年第一次见到这种状态的板子,实在是叹为观止啊。

能让板子到这个状态,我不太懂需要多高的温度才能实现。但是我发现了一个新的操作:如果想检测一个PCB厂商做的板子用了几层玻纤布,就把他烧成这个样子,然后一层一层数起来很方便,直接节省了专业切片检测的成本。
铜皮也从板子上脱落了,能把铜皮烧成这个颜色,我想这个温度肯定不止四五百度了吧。

一开始拉开抽屉之后,我留意到里面有一小块灰,不知道是什么,但是仔细观察发现居然有引脚,我才想起来是我之前放在里面为了把PCB架起来的一个SH1.0 8P连接器,就是我放在旁边这种白色的连接器。
之前焊接的时候这个连接器一直在,形态和颜色保持的很好,这次也没扛住,直接化了灰。我真想对这个座子说一句:“就算你烧成灰了我也认识你!”
虽然这个炉子以前用的时候偶然死机,但是还没有发生这种温度失控导致把板子烧成灰的问题啊。
我去问他们售后,他们说可能是我温度设置的不对,但是因为我用的焊锡膏一直是同一种,所以温度曲线几乎万年不变啊,之前可以用,为啥单独这次就把板子烧成灰了?而且即便温度曲线设置错误,也不会高到把板子烧成灰吧!
我决定把这个炉子拆了看看到底问题出在哪儿了。

开盖之后,发现控制板就安装在显示屏后面。加热仓顶部有一个变压器隔离的风扇,当然扇叶在炉子里面,现在还看不到。

简单看了一眼电路板。功率器件通过铝合金散热片散热。功率输出和热电偶输入都使用凤凰端子连接。

这个控制板拆下来之后,一面是按键和蜂鸣器、12864屏幕。

另一面是加热控制电路。板子上的电源模块很显然变形了。

而且型变量很大。究竟是它烧了导致控制系统失效,还是控制系统失效之后仓内温度过高导致它变形的呢?这个问题,是我后续要探索的重点之一。

回到炉子拆解。

前面说到顶部装了一个风扇,这就是那个风扇,重点是风扇旁边有两个热电偶,这才是这个炉子最关键的地方。

热电偶能正常工作,才能控制温度,所以我揣测有没有可能是热电偶坏掉了导致温控失效呢?我用万用表的毫伏挡位检测凤凰端子的热电偶输出

然后用打火机对热电偶加热,发现当加热的时候,毫伏电压是正常的,这说明热电偶正常,走线也正常。同样的方式测量另一个热电偶也正常。
我这里说的正常只是说它没有彻底坏掉,至于标度因数是否有异常这个我无法判断,但是至少我认为它不应该是导致温控失效的原因。

热电偶连接到板子上的通路都正常导通,根据走线看,两个热电偶到板子上之后并联了,然后进入了一个芯片U2,U2的型号是MAX6675,这是一个专用于K型热电偶的数模转环芯片,也就是说我们前面看到的两个热电偶是K型热电偶。
板子上涂有三防,从芯片外观看起来没有任何问题。

炉子加热是通过上面这四个加热管实现的。

所有走线通过检测都没有问题。

但是我留意到有一个加热管到板子的凤凰端子上,有两个引脚看起来高温变形了。

从这里可以判断,发热管在控制失效之后长时间工作,导致座子连接处电流过大产生了高温。

这两个针脚对应的是板子上标注了L的针位,看走线L应该是直通电源的,N是经过开关管控制通断的。

这两个开关管的型号是ST的BTA16-600BRG,16A的晶闸管。

驱动晶闸管的光耦型号是3083。

MCU用的是M058LDN,这是一颗ARM-Crotex-M0内核的单片机,这个器件的工作温度是-40~85℃。MCU卡死导致温控失效也是一个可能性,因为之前这个机器有过几次死机。
具体表现是:样品焊接的曲线跑完了,按照正常的流程屏幕上会提示“完成”两个字,并发出蜂鸣器叫声提醒用户,但是有几次完全没有任何提示,而且所有的按键不能操作,只有断电重启才能再次使用。
加热不出所料应该是采用PWM的方式,那么如果MCU死机的时候,刚好是输出高电平的时候,然后卡死,这时候相当于加热管永远处于导通工作状态。从凤凰端子针脚受热变形,可以推测这个可能性很大。

之前还猜测这个模块有可能坏了导致供电异常最终引发温控失效,所以我们把电源模块拿下来看看。

用斜口钳一点一点剪掉外壳,发现电路板在顶部。怪不得变形的时候顶部保持了形状,而底部塑料收缩严重。

电源板上的控制芯片、电容电解电容、变压器、光耦看起来没有任何问题。

板子背的器件都没有任何损伤。说明之前猜测的电源模块导致异常这个问题大概率不存在。而电源模块的外壳之所以变形是因为仓内温度过高导致变形,也就是说电源模块实际上是受害者。

不过板子上这个白色的座子,和其他凤凰端子外观看起来都没有因高温变形,说明那个电源模块的外壳材质耐高温性能还是有待提高的。
至此,我总结了一下我的猜测和验证:
1、热电偶及温度检测电路有问题,这一点经过明确验证可以知道热电偶正常,温度检测电路不排除有问题。
2、电源模块损坏导致温度失效,这一点经过拆解电源模块可以基本排除。
3、MCU死机导致温控失效,这一点是我目前认为可能性最大的,因为这个机器在最近两年里有过几次死机,但是之前的死机时板子已经焊接好了,可能刚好处于PWM输出低电平的时候,而这次刚好输出了高电平,导致加热管狂加热,最后烧毁了机器和我焊接的样品电路板。
4、当然,可能还有其他可能性,比如驱动晶闸管的光耦失效、MAX6675失效等等,但是由于MCU有前科,所以我先入为主的推测它死机导致温控失效的概率最大。其实后面还可以有其他方式继续分析来定位问题,但是我懒得做了,这应该是厂商的事而不是我的事。
幸亏这次出问题的时候我就在旁边,所以能尽快切断电源,阻止了事态扩散。这次的事情也给我提了一个醒:使用大功率设备的时候一定要有人值守,否则机器出现故障可能会带来比较严重的问题。最好还是不要过度依赖这些产品的安全性能。
