Dicas do Zébio

Ao ligar em 220V uma fonte chaveada que só aceita 127V, ela pode queimar de maneiras diferentes, dependendo do tempo que o fusível leva para abrir e interromper a corrente elétrica.

No modo mais rápido, queima só o fusível e o varistor. Isso foi tratado em outro artigo, aqui no Dicas do Zébio: Conserto da fonte de XBOX 360 S (Slim) que foi ligada em 220V.

Passados poucos segundos, se o varistor não queimar, o capacitor eletrolítico de entrada da fonte explode e vaza o eletrólito (fig. 1) e então queima o fusível. É disso que vamos tratar hoje.

Resumo

Introdução

Varistor e fusível

PORQUE o capacitor eletrolítico vaza

Como limpar resíduos de eletròlito

Substituição de peças – equivalências

Teste final

Referências

 

Introdução

ATENÇÃO: se a fonte ficar ligada indevidamente em 220V por mais tempo e o fusível não abrir, mesmo com o vazamento do eletrolítico principal, queimarão os semicondutores, como o transistor de chaveamento e o chip que modula o sinal PWM (CP032ND), além de resistores de proteção e outras peças. Isso será catastrófico e tornará inviável o conserto, pois o tempo gasto ou a mão de obra envolvida no reparo custará mais do que comprar uma fonte nova e original.

Para resolver de vez esses problemas de fonte, pode-se reutilizar o cabo de ligação ao console da fonte queimada e adaptá-lo em uma fonte de PC bivolt automática, como eu mostrei em outro post deste blog: DICA – XBOX ligado em fonte ATX.

Tudo o que falei no primeiro artigo sobre ligar em 220V a fonte do XBOX é válido e deve ser feito. As explicações que dei lá não aparecem neste novo artigo, que é um complemento daquele.

Desta vez o varistor ainda não entrou em curto, só vazou o capacitor eletrolítico e o fusível abriu. Como o varistor não apresentou nenhuma marca externa e ainda apresenta resistência infinita ele não foi trocado, no entanto observe o que poderá acontecer.

Varistor e fusível

Se for deixado o varistor que sofreu o surto, a fonte ainda poderá queimar sozinha durante o uso, por causa de uma característica inerente aos resistores controlados por tensão.

O varistor é um resistor feito de óxido de zinco sinterizado, cuja resistência diminui drasticamente quando a tensão entre seus terminais ultrapassa determinado valor. É sempre ligado depois do fusível e funciona como armadilha para qualquer pico de tensão excessiva. Se a corrente é muito forte o fusível queima e, eventualmente, o próprio varistor. Para uma proteção eficaz, o fusível e o varistor devem estar bem ajustados entre si e adequados ao circuito que devem proteger.

A capacidade de absorção de corrente é proporcional ao tamanho do varistor e é dada em milhares de amperes (KA), considerando um tempo de surto bem curto (menos de 30uS, geralmente). Valores comuns são 1,75KA, 3,5KA, 6KA e 10KA, respectivamente para os diâmetros 7, 10, 14 e 20mm. Dentro desse limite, que pode mudar conforme a tensão de trabalho, o varistor suporta uma série de surtos, que aos poucos o degradam, até um momento que um novo pico de tensão o faz entrar em colapso (curto-circuito). Como o varistor sempre é ligado em paralelo com a alimentação, isso obrigará a queima do fusível e a fonte continuará intacta, provavelmente. Troca-se o varistor e o fusível e tudo volta ao normal.

MAS, se o fusível substituto não tiver as características idênticas ao original, a coisa pode ficar feia e até causar incêndio. Um fusível de alta amperagem pode demorar muito para abrir, ou nem abrir numa sobrecarga. Por isso, deve-se RESPEITAR as características originais de qualquer equipamento eletrônico, afinal ele é o resultado do trabalho de muita gente.

AQUI você poderá baixar as folhas de dados de alguns varistores e AQUI você encontra um trabalho da EPCOS-TDK, com muitas informações e dicas de uso dos varistores.

Aproveitando o assunto, saiba que há varistores para proteger a rede elétrica de casa, chamados Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS), observe a fig. 3. São montados em trilhos padrão DIN (igual dos disjuntores) e ligados em paralelo com a rede elétrica na caixa de entrada ou em quadros de distribuição. Se vier um raio ou qualquer outra tensão excessiva pela rede, esses dispositivos entram em curto e fazem o disjuntor cair, protegendo os aparelhos elétricos da residência. DPS são muito úteis em locais sujeitos a raios ou para evitar prejuízos e incômodos durante vendavais, que podem injetar alta tensão na rede. Os DPS possuem alta capacidade de absorção de corrente (5 a 90KA, geralmente) e indicam se estão funcionais ou precisam ser trocados.

No Brasil, a Clamper [1] foi a primeira empresa a oferecer DPS para rede elétrica e fabrica também vários modelos de réguas e adaptadores com proteção. Empresas como Alumbra, Beny, DEHN, Enerbras, Elitek, Fame, Intelbras, JNG, Negrini, Pial Legrand (Unic, RX3), ProSurge, Sendix, Schneider Electric, Sibratec, Sica, Soprano, Tomzn, WEG e outras, também produzem DPS.

PORQUE o capacitor eletrolítico vaza

Quando um capacitor eletrolítico recebe em seus terminais uma tensão maior que a de trabalho (que está escrita em seu corpo – fig. 4), ele começa a aquecer e gerar gases no seu interior. Isso ocorre também se ele for ligado invertido ou tiver que trabalhar em alta frequência (taxa muito alta de carga e descarga), ou ainda sob temperatura externa muito alta.

Devido à vedação hermética, o aquecimento de um capacitor eletrolítico leva ao aumento da pressão interna. Há classes de temperatura máxima de trabalho, as principais são 85ºC e 105ºC. Este limite de temperatura também é impresso no corpo do componente e não pode ser utrapassado, sob risco de dano permanente: o capacitor primeiro estufa e depois pode explodir.

A explosão do capacitor eletrolítico e a consequente expulsão do eletrólito deve ser uma ação controlada, para evitar danos mais sérios.

No tempo dos equipamentos a válvula, era comum o técnico distraído inverter a polaridade e o capacitor estourar (fig. 5). Devido às altas tensões envolvidas, ouvia-se algo como um tiro e a caneca do capacitor saía voando, como uma bala…

Atualmente, todos os eletrolíticos têm algum dispositivo de escape de gases sob pressão. Nos menores, o invólucro de alumínio tem áreas mais finas – as ranhuras – que rompem com facilidade. Nos modelos industriais e nos axiais, há um tampão que arrebenta e expulsa o eletrólito. Na figura 6 pode-se observar esses dispositivos de proteção.

O vídeo a seguir mostra o comportamento de 4 capacitores, expostos a sobretensão. Todos são de 470uF, com tensão de trabalho entre 6,3 e 16V. Cada lâmpada neon está ligada a um resistor limitador e fica em paralelo com um capacitor, serve para indicar tensão acima de 80V.

Nas cenas iniciais, mais claras, os capacitores foram expostos a 40VCC, o segundo deles recebeu tensão invertida. Na sequência, as cenas mais escuras mostram outros dois capacitores, recebendo 300VCC, o último também recebeu a tensão invertida. A figura 7 mostra o resultado das explosões e o estado em que ficou a caneca do capacitor verde, que bateu em um obstáculo 2 metros acima da placa.

Atente para o fato de que os modos de explodir dependem muito mais das características construtivas do capacitor, do que da tensão propriamente dita.

Faltou o teste com um capacitor de tensão nominal de 200V, exposto a 300V na polaridade correta. Não o fiz porque haveria muita expulsão de eletrólito e foi o que aconteceu nesta fonte do XBOX. Nesta situação, normalmente seria ouvido um breve chiado (capacitor vazando) e depois um estouro, com a queima do fusível e talvez do varistor.

A solução eletrolítica interna é que dá nome aos capacitores eletrolíticos (fig. 8). Os mais comuns são de alumínio, mas há modelos de tântalo e nióbio, que não serão abordados aqui. Devido às características construtivas, os capacitores eletrolíticos são polarizados.

O dielétrico é formado por uma fina camada de óxido de alumínio (isolante), depositada sobre uma folha do mesmo metal. Esta folha de alumínio compõe o polo positivo do capacitor. Há também outra folha do mesmo metal, sem qualquer tratamento químico, que forma junto com o eletrólito o polo negativo (fig. 9).

O eletrólito é um fluido condutor de eletricidade, com viscosidade semelhante a um óleo, geralmente composto por ácido bórico ou borato de sódio. As duas folhas de alumínio formam um sanduíche com folhas de papel, embebidas na solução eletrolítica, sendo o conjunto enrolado sobre si mesmo, encapsulado e selado hermeticamente. Por isto que todo capacitor eletrolítico de alumínio é montado numa caneca e tem um tampão de borracha.

Como limpar resíduos de eletròlito

Vimos que os capacitores eletrolíticos vazam o seu conteúdo quando expostos a determinadas sobrecargas, como ocorreu com a fonte do XBOX objeto deste artigo (fig. 10).

Precisamos limpar toda a placa e arredores, porque essas áreas agora conduzem eletricidade. Observe a fig. 11, o multímetro indica resistência na folha plástica de proteção! Como a placa de circuito impresso também fica lambuzada de eletrólito, ligar a fonte nessa situação poderá causar mais estragos e inviabilizar o conserto.

Antes da limpeza, remova os componentes danificados, como o fusível, o capacitor e o varistor (se for o caso). Observe que há gotas de silicone (cinza, em nosso caso) que precisam ser descoladas, porque imobilizam peças grandes, como o eletrolítico (fig. 12).

Após retirar os componentes, será preciso usar a cozinha de casa: encha a chaleira com água e bote para esquentar.

NÃO SE ASSUSTE com este método antigo e simples: para limpar a placa de circuito impresso, derrame água fervente sobre ela, com cuidado para lavar todos os componentes, além dos lugares contaminados. Depois, deixe secar ao sol direto por 2 horas, virando-a no meio do tempo. O vídeo abaixo mostra como fiz:

Essa técnica era utilizada para limpar as placas de televisores utilizados em cozinhas de clientes. Algumas vezes era impossível identificar e até ver as peças, tomadas por uma grossa película de gordura e poeira.

Apesar de parecer absurdo expor os componentes eletrônicos à água quente, lembre-se que eles aguentam temporariamente mais de 200°C, devido à soldagem. E a água só chega até 100°C.

Poderia empregar algum solvente especial da Electrolube (IPA, talvez), mas não sei se o preço compensaria. Também poderia usar álcool 92° INPM e pincel, mas a aglomeração dos componentes não garante a limpeza total.

Uma chaleira de água fervente qualquer pessoa tem em casa. A água quente penetra facilmente locais difíceis. Só é preciso fazer com que ela evapore totalmente sob o sol forte, para evitar oxidações futuras.

Este método de limpeza não garante o conserto da fonte, é uma tentativa “desesperada”, que definirá claramente se vale ou não a pena prosseguir. Inclusive, pode ser usado perfeitamente em controles remotos de portões, como eu mostrei AQUI no Dicas do Zébio.

Não recomendo a técnica de água fervente para telefones celulares, eles são fabricados com circuitos integrados minúsculos, com múltiplas conexões por debaixo deles (tipo QFN – quad-flat no-leads ou quadrado plano sem terminais), além das etapas de RF possuirem blindagens com furos. São áreas onde a água poderia entrar e não sair mais.

Substituição das peças – equivalências

O capacitor eletrolítico principal não tem mistério, é corriqueiro e pode ser encontrado até em fontes de PC. O original é da marca Elite, com 330uF/200V, classe 105°C, série PW (AQUI tem as características técnicas). Dê preferência a boas marcas, como Elna, Epcos/TDK, Nichicon, Panasonic, Rubycon, Samsung, United Chemi-Con (Nippon Chemi-Con), Vishay, etc..

O fusível é um modelo plástico, subminiatura, para 5A T (lento), faixa de 250V. O original é da Conquer Electronics, modelo MST (folha de dados AQUI). Ele é semelhante ao encapsulamento TE5 da Littlefuse, séries 392, 400 ou 804 (catálogos AQUI). Também é equivalente à linha SS-5H, da Eaton Bussmann (ver AQUI). Eu não tinha um igual no momento, troquei por um fio retirado de fusível de vidro, com características elétricas semelhantes, como já mostrei no artigo anterior.

Teste final

Após substituídos os componentes, revise a placa e retire eventuais restos de solda e só então faça o teste de funcionamento. Coloque a placa em um lugar livre e isolado e ligue-a à tomada (de 127V, né…). Se estiver tudo bem, o LED da plaquinha vertical ficará laranja. Ao unir os dois pinos centrais do plugue do console, cuide se a luz do LED muda para verde (fig. 13).

Ao fazer esta ligação entre os pinos é preciso evitar curto circuito, se isso ocorrer a fonte entrará em proteção e precisará ser desligada da tomada, para voltar a operar. Para evitar isso, use dois pequenos espaguetes (fig. 14).

Lembre-se antes de recolocar a proteção plástica da placa e soldar a blindagem nos dois pontos, para só então fechar a fonte.

Se o LED fica vermelho o tempo todo, a fonte XBOX continua com problemas e será preciso avançar com o diagnóstico. Fica para outra vez, porque isso ainda não aconteceu comigo…

Referências

[1] Clamper – Especialista em DPS – https://www.clamper.com.br/

[2] Wikimedia Commons – File: Al-e-cap construction – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Al-e-cap-construction.jpg