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Samstag, 9. Februar 2019, 15:53

Dell Precision M4800 mit Kurzschluss

Hallo zusammen,

ich bin durch einen Freund an ein Dell Precision M4800 gekommen. Dieses weißt einen Kurzschluss auf dem Board auf. Als erste Maßnahme habe ich erst mal alles zerlegt und geschaut ob der Kurze immer noch da ist. -> Mainboard alleine löst die Schutzschaltung des Netzteils aus.
Erster Schritt.
Die hier so liebevoll genannte 19V-Line zwischen +Pol und Masse hat kein Durchgang. Allerdings ist der erste MOSFET (Bild1 Nr.1) immer durchlässig. Nach aus dem Forum gewonnen Erkentnissen ein Umstand der nicht sein sollte, also vermutlich defekt. Vielleicht als Auswirkung des Kurzschusses. MOSFET 2 (Bild1 Nr.2) ist aber nicht durchgängig. Wird aber schnell warm wenn an der Buchse Spannung angelegt wird. Was ich noch nicht so ganz verstehe ist die Anbindung der Steuerleitung des MOSFET 1 (Roter Kasten). Da diese ja irgendwie mit dem+Pol Verbunden ist. Das Ohmmeter zeigt da 722 Ohm.
Zweiter Schritt.
Nach den 2. MOSFET besteht Kontakt zur Masse. Somit ist der Kurzschluss unerfreulicherweiße weiter drinnen im System :'-(. Vorsorglich habe ich alle anderen MOSFET's auf dem Board auf Durchgang geprüft und keinen weiteren gefunden der Durchgängig ist, als Schlussfolgerung ging ich davon aus, dass die Niederspannungsbereiche hinreichend geschützt sein sollten und habe 2,5A nach dem 2. MOSFET gegen Masse geschaltet. Das Labornetzteil zeigte dabei eine Spannung von 0,6V an, also ein satter Kurzschluss. Da ich mittels Fingerprobe keinen Kerko gefunden habe der offensichtlich warm wird habe ich mir jetzt mal so tollen Thermonagellack bestellt.

Wollte jetzt mal nachfragen welche Fehlerquellen sonst noch in Betracht kommen könnten, welche ich mit einfachen Mitteln (Multimeter, Labornetzteil) sonst noch so Prüfen könnte. Bild 2 und 3 zeigen die anderen Bereiche in denen sich die Wandler befinden.
Über Anregungen bin ich sehr dankbar und hoffe, dass man mit den Bildern was anfangen kann.
Freundliche Grüße
Zappelphilip
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  • IMG_2535.JPG (71,34 kB - 21 mal heruntergeladen - zuletzt: 13. April 2019, 09:49)
  • IMG_2536.JPG (123,1 kB - 21 mal heruntergeladen - zuletzt: 4. April 2019, 18:29)

EDV-Dompteur

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2

Samstag, 9. Februar 2019, 20:21

Hallo Zappelphilip,

die Fehlerursache Nr. 1 bei Dell-Notebooks mit Kurzschluss, ist ein niederohmiger Kerko. Typischerweise im Bereich der Eingangsstufe.
Insbesondere dann, wenn der Kurzschluss das Netzteil augenblicklich in die Sicherheits-Abschaltung zwingt, stehen die Kerkos sofort unter akutem Generalverdacht.

Seltener (aber doch ab und zu) hat man es auch mal mit einem niederohmig defekten Mosfet eines Schaltwandlers zu tun. Ich glaube aber nicht, dass das bei Dir der Fall ist.


Die hier so liebevoll genannte 19V-Line zwischen +Pol und Masse hat kein Durchgang. Allerdings ist der erste MOSFET (Bild1 Nr.1) immer durchlässig. Nach aus dem Forum gewonnen Erkentnissen ein Umstand der nicht sein sollte, also vermutlich defekt.
Da ist Deine Diagnose mit Vorsicht zu genießen, zumal Du nicht erklärt hast, wie Du das ermittelt hast.
Wenn Du bloß die Spannung hinter dem ersten MOSFET gemessen hast, dann beträgt die Wahrscheinlichkeit 50%, dass Du irrst und der MOSFET bestens OK ist!
Warum?
- Weil Power-MOSFETs herstellungsbedingt immer auch eine Bulk-Diode beinhalten, zwischen Drain und Source.
Die beiden Eingangs-MOSFETs sind immer so beschaltet, dass jeweils eine dieser Bulk-Dioden sperrt, die andere aber in Durchgangsrichtung liegt!

Diese interne Diode kann entweder im ersten, oder im zweiten MOSFET in Durchgangsrichtung gepolt sein.
Wenn sie bei Dir im ersten MOSFET steckt, dann misst Du mit dem Voltmeter dahinter eine lediglich um die Flussspannung reduzierte Spannung, gegenüber der Eingangsspannung davor. - Das kann man schon mal übersehen, wenn man die erste Nachkommastelle des Voltmeters nicht beachtet.


Was ich noch nicht so ganz verstehe ist die Anbindung der Steuerleitung des MOSFET 1 (Roter Kasten). Da diese ja irgendwie mit dem+Pol Verbunden ist. Das Ohmmeter zeigt da 722 Ohm.
Generell: Es gibt N-Kanal und P-Kanal-MOSFETs.
N-Kanal wird vom Ladecontroller am Gate positiv angesteuert, indem per Ladungspumpe eine mindestens 6V höhere Spannung erzeugt wird. Folglich misst man dann 25V und mehr am Gate, wenn er durchschalten soll.

P-Kanal hingegen, wird am Gate negativ angesteuert.
Da wird das Gate also in Richtung Masse herunter gezogen, um mindestens 6V. Das geschieht per Widerstands-Spannungsteiler am Gate.

Faustformel:
Wenn der auf dem Bauteil aufgedruckte Code eine (typischerweise vierstellige) GERADE Zahl enthält, dann handelt es sich um N-Kanal.
Ist der Zahlencode hingegen UNGERADE, dann wird es ein P-Kanal sein, folglich ist da dann ein Widerstands-Spannungsteiler am Gate beschaltet.
Auf Deinem Bild kann ich die Beschriftung nicht klar genug erkennen, schaue selbst!
Die Faustformel ist zwar leider nicht 100% verlässlich, aber sie passt in den deutlich meisten Fällen. Sonst das Datenblatt des MOSFETs "ersuchmaschinieren".

Wenn man keinen Schaltplan vom Mainboard hat, dann sei übrigens auch der Blick ins Datenblatt des Ladecontrollers sehr empfohlen!
Denn die darin gezeigte Beschaltung (die die MOSFETs beinhaltet) wird von den Mainboardherstellern nämlich in der Regel ohne größere Modifikationen übernommen.


Nach den 2. MOSFET besteht Kontakt zur Masse.
Und das stinkt nach Kerko!
Oder nach defektem Upper-MOSFET eines Schaltwandlers. Aber insgesamt klingt Dein Posting nicht danach.
Denn laut dem folgenden Zitat von Dir, trifft das nicht zu:
Vorsorglich habe ich alle anderen MOSFET's auf dem Board auf Durchgang geprüft und keinen weiteren gefunden der Durchgängig ist, als Schlussfolgerung ging ich davon aus, dass die Niederspannungsbereiche hinreichend geschützt sein sollten und habe 2,5A nach dem 2. MOSFET gegen Masse geschaltet.
Wenn du wirklich sicher bist, dass kein Upper-MOSFET niederohmig ist, dann ist das genau der Weg der Wahl.
Die 0,6V die Du dann am Labornetzteil-Ausgang misst, erklären sich wohl durch die Bulk-Diode im Eingangs-MOSFET.
Demnach fällt über dem defekten Kerko (sofern ein Kerko die Ursache ist) naherzu keine Spannung mehr ab. Er ist also brutalst niederohmig.
Folglich kann er sich auch nicht genügend erwärmen, um es mit dem Finger ertasten zu können, denn P = U*I und U ist hier nahe bei Null Volt.

OK, der berühmte Nagellack hilft dann.
Alternativ könntest Du den Eingangsstrom auch mal höher drehen, sofern Dein Labornetzteil das zulässt.
Bedenke aber, dass Du den eh schon warm werdenden Eingangs-MOSFET damit thermisch quälst, übertreibe es also nicht! Oder überbrücke ihn.
Der Thermo-Nagellack ermöglicht es, mit 2,5A auszukommen.

Wobei noch erwähnt werden sollte:
In meiner Bude habe ich immer so um die 27 Grad Raumtemperatur! Ist halt so. Da der Termo-Lack bei etwa 30 Grad umschlägt, muss sich das aufzuspürende Bauteil bei mir durch den Strom nur um 3-4 Grad erwärmen.
Wenn Du aber bloß 18 Grad in der Wohnung hast, dann wären mehr als 12 Grad stromverursachter Erwärmung erforderlich.
Sorge also dafür, dass der Thermo-Lack seine Bedingung bekommt, unter der er gut arbeiten kann.
Mainboard in 'nen Pappkarton, darunter eine kurz eingeschaltete Heizdecke - etc. etc.


Nun zu Deinem ersten Bild:
Das auf der Platine mit "PL4" beschriftete Bauteil ist eine Induktivität. Diese Bauform ist mir zwar noch nie bewusst untergekommen, aber schon das "PL" in der Bezeichnung sagt aus, dass es sich um eine Induktivität handelt.
Es passt auch zur Logik: Von der Eingangsbuchse zuerst auf eine Entstördrossel, dann weiter zum ersten MOSFET.
Manchmal können noch weitere Drosseln verbaut sein, aber wenn überhaupt welche vorhanden sind, dann gehört eine davon direkt hinter die Einspeisung.
Macht Technik dir das Leben schwör, ruf' schnell den EDV-Dompteur! ;-)

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3

Sonntag, 10. Februar 2019, 12:29

Hallo EDV-Dompteur,

danke für deine schnelle Antwort. Also, MOSFET 1 habe ich mit einem Durchgangsprüfer getestet. Direkt an Drain und Source des MOSFET die Prüfspitzen gehalten. Egal wie die Polung der Prüfspannung ist ich habe immer Durchgang. Die anderen MOSFETS sind da in einer Richtung voll sperrend und bei der anderen Richtung zeigt mir das Messgerät Werte um 540mV an. Ich messe bei denen dann in dieser Richtung vermutlich die Diode. Ist in diesem Fall mein Verdacht begründet, dass der MOSFET 1 leider verschieden ist? Bei beiden MOSFET's handelt es sich um MDU3603. Datenblatt:
Hier klicken für weitere Informationen
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.yztdz.com/Down/pdf/MDU3603.pdf&ved=2ahUKEwjgwcuwhLHgAhWNK1AKHepRAX0QFjAAegQIAhAB&usg=AOvVaw0BREpS-2u3gGHltP-rAXf2

Mir ist klar, dass ich mit dieser Prüfmethode nur niederohmige Fehler finde. Sollte ein MOSFET hochohmig werden kann ich das mit dieser Messung nicht sehen. Da ich allerdings ein Kurzschlussproblem habe, habe ich die Hochohmigkeit außer Acht gelassen.
Die 2.5A habe ich bewusst nach den beiden Eingangs MOSFET's angelegt. Ich habe den Strom am Widerstand R005 (orangenes Rechteck) neben dem MOSFET 2 eingespeist um die MOSFETs nicht zu quälen. Naja bis zur Suche nach dem kaputten Kerko muss ich wohl auf den Nagellack warten. Hätte nie gedacht dass die derart niederohmig werden, dass da so wenig Verlustleistung abfällt.

Wünsche ein erholsames Wochenende
Zappelphilip

EDV-Dompteur

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4

Sonntag, 10. Februar 2019, 21:17

Ist in diesem Fall mein Verdacht begründet, dass der MOSFET 1 leider verschieden ist?
Sieht ganz danach aus, ja.


Bei beiden MOSFET's handelt es sich um MDU3603.
OK, also P-Kanal.
Demnach liegt beim ersten MF die interne Diode in Sperrichtung, beim zweiten aber in Durchlassrichtung.

Da der erste MF niederohmig ist UND außerdem ein Kurzschluss hinter dem zweiten MF vorliegt, passiert nun folgendes:
Das Gate des zweiten MF kann nicht (negativ) angesteuert werden. Dadurch sperrt der zweite MF logischerweise. Seine interne Diode liegt aber in Durchlassrichtung, folglich rauscht dort der gesamte Eingangsstrom hindurch, was dessen rasche Erwärmung erklärt.

Ich würde empfehlen, auf einen Schlag gleich beide MOSFETs auszutauschen, auch wenn scheinbar nur der erste defekt ist.
Die Biester können sich nämlich manchmal gegenseitig in einer Weise beeinflussen, die einem manches Stirnrunzeln beschert. Nämlich dann, wenn einer davon zum Gate hin leakt.


Hätte nie gedacht dass die derart niederohmig werden, dass da so wenig Verlustleistung abfällt.
Die können manchmal derart niederohmig werden, dass man mit einem normalen Multimeter fast keinen Unterschied feststellt, ob man die Messspitzen direkt aneinander hält, oder ob da noch der defekte Kerko zwischen liegt!
Bei ein paar Ohm wäre die Erhitzung natürlich erheblich, wenn da 2,5A hindurch rauschen; das wäre leicht mit bloßem Finger zu erspüren, man würde sich die Flosse daran verbrennen.
Aber wenn es nur der Bruchteil eines einzigen Ohms ist, dann fällt die Erwärmung unspürbar gering aus. Der Thermo-Nagellack (oder meine bevorzugte Thermografiefolie) helfen dann.

Übrigens gehen Kerkos zwar oft fast unsichtbar kaputt, aber wenn man das oft genug gesehen hat, dann erkennt man es doch.
Wenn Dich die Wartezeit auf die Lieferung des Lacks nervt, dann schaue Dir doch die ganzen Kerkos mal unter sehr starker Vergrößerung an, mit viel Licht und aus verschiedenen Betrachtungswinkeln (meistens kann man ja drei Seiten einsehen, von den Dingern).
Ein defekter Kerko hat typischerweise einen Sprung in Längsrichtung (weniger breit als ein Haar!). Nicht unbedingt von oben her sichtbar, aber von einer der vier Seiten (mit Pech auf der Unterseite).
Macht Technik dir das Leben schwör, ruf' schnell den EDV-Dompteur! ;-)

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