آموزش تعمیر موبایل مبتدی فصل ۹

تعمیر برد موبایل زمانی امکان‌پذیر است که تعمیرکار بتواند قطعات SMD، آی‌سی‌های اصلی، مدار تغذیه، پاور، شارژ، بیس‌باند و هارد موبایل را به‌درستی تحلیل کند. تشخیص قطعه معیوب روی برد گوشی فقط وقتی سریع و دقیق انجام می‌شود که تکنسین با انواع آی‌سی موبایل و نقش هرکدام آشنا باشد.

آشنایی با آی سی IC در برد گوشی

در این جزوه آموزش تعمیرات موبایل ساختار برد، عملکرد IC Power، IC Charging، PMIC، U2، آی‌سی شبکه، آی‌سی صدا، آی‌سی WiFi، CPU و RAM توضیح داده شده و روش عیب‌یابی موبایل، تست سلامت آی‌سی‌ها، تشخیص کوتاهی مدار، جریان‌کشی، تست با منبع تغذیه به‌صورت خلاصه و کاربردی بیان شده است.

مدار های مجتمع یا آی سی (IC)

مدارهای الکترونیکی از طبقه‌های مختلفی تشکیل شده‌اند؛ مثل طبقه تقویت‌کننده، فیلترها، گیت‌های دیجیتال، مدارات مخابراتی، مدولاتور و دمدولاتور. ساخت این مدارها با قطعات معمولی مثل دیود، ترانزیستور، مقاومت و خازن باعث افزایش حجم، پیچیدگی و مصرف انرژی می‌شود.

به همین دلیل، برای کاهش حجم مدار و افزایش سرعت تعمیر و طراحی، تعداد زیادی از این بخش‌ها را به صورت آی‌سی (IC) یا مدار مجتمع تولید کرده‌اند. آی‌سی‌ها کاربرد گسترده‌ای در برد موبایل، پاور، صدا، شارژ، CPU، PMIC، بیس‌باند و شبکه دارند و کار تعمیرکار را بسیار راحت‌تر می‌کنند.

اهمیت کوچک‌سازی در آی‌سی‌ها آن‌قدر بالاست که گفته می‌شود اگر بخواهند CPU کامپیوتر را با قطعات معمولی بسازند، ابعادی به اندازه یک شهر خواهد داشت. همین موضوع نشان می‌دهد چرا در تعمیر موبایل و الکترونیک, شناخت و تحلیل آی‌سی‌ها مهم‌ترین مهارت تکنسین است.

معایب آی سی ها

با وجود مزایای زیاد آی‌سی‌ها و مدارهای مجتمع، برخی معایب و محدودیت‌های عملکرد هم دارند. مهم‌ترین محدودیت‌ها عبارت‌اند از:

• کاهش انعطاف‌پذیری مدار هنگام طراحی و تعمیر

• عدم کارایی در جریان‌های بالا؛ مثلاً در تثبیت‌کننده‌ جریان بالا یا پاورهای صنعتی

• محدودیت در ولتاژهای زیاد؛ مانند رگولاتور ولتاژ بالا

• کارایی ضعیف در توان‌های زیاد؛ مثل آمپلی‌فایر قدرت بالا

• نویز داخلی بالا که باعث می‌شود برای سیگنال‌های بسیار کوچک مناسب نباشند

به همین دلیل در تعمیر برد موبایل، تعمیر پاور و طراحی مدار باید دانست که آی‌سی‌ها در برخی کاربردها محدودیت ذاتی دارند و استفاده از قطعات مجزا بهتر عمل می‌کند.

انواع آی سی از لحاظ عملکرد

آی سی ها از نظر عملکرد خود بر دو نوع تقسیم می شوند

• آنالوگ (خطی یا عقربه ای)
• دیجیتال (رقمی)

انواع آی سی از لحاظ شکل ظاهری

اثر تداخل الکترومغناطیسی (EMI)

تداخل الکترومغناطیسی (EMI) یکی از مهم‌ترین عوامل ایجاد پارازیت در سیستم‌های مخابراتی، دیجیتالی و برد موبایل است. وقتی دو هادی یا مسیر مسی نزدیک به هم قرار می‌گیرند، به دلیل القای متقابل، روی یکدیگر نیرو وارد کرده و باعث ایجاد نویز و اختلال سیگنال می‌شوند. این مشکل در فرکانس‌های بالا بسیار شدیدتر است و می‌تواند باعث از دست رفتن اطلاعات، ایجاد جریان‌های گذرا و اختلال در پردازش مدار شود.

برای کاهش EMI در برد گوشی موبایل و مدارهای دیجیتال معمولاً مسیر GND را کنار هر سیگنال قرار می‌دهند تا خط محافظ ایجاد شود. همچنین از فیلترهای EMI Filter یا فیلتر ضدنویز استفاده می‌شود که اغلب به‌صورت آی‌سی کوچک SMD روی برد دیده می‌شوند.

این فیلترها مانع ورود نویز به بخش‌هایی مثل IC شارژ، IC صدا، مدار آنتن، بیس‌باند و CPU شده و نقش مهمی در پایداری سیگنال دارند.

اثر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

تخلیه الکترواستاتیک یا ESD یکی از خطرناک‌ترین عوامل آسیب به FET، آی‌سی‌های SMD، CPU، PMIC، آی‌سی شارژ و قطعات حساس برد موبایل است. هنگام دست زدن به قطعات، بار الکترواستاتیک بدن—که در زمستان به هزاران ولت می‌رسد—می‌تواند با یک جرقه کوچک باعث سوختن ترانزیستور یا آی‌سی شود. قطعات مبتنی بر FET نسبت به این آسیب بسیار حساس‌تر هستند.

برای جلوگیری از ESD باید:

• قبل از کار، دست را به یک فلز یا هادی زد تا بار بدن تخلیه شود

• از مچ‌بند آنتی‌استاتیک، میز آنتی‌استاتیک و هویه گراند شده استفاده کرد

• قطعات را داخل پاکت آنتی‌استاتیک، فوم غیرهادی یا باکس محافظ جابه‌جا کرد

در بردهای موبایل برای حفاظت از قطعات، از دیود معمولی، دیود زنر، VDR، فیلترهای ESD و فیلترهای EMI استفاده می‌شود. این فیلترها غالباً به شکل IC کوچک ساخته می‌شوند و مانع ورود ولتاژهای ناگهانی و جرقه‌های ESD به مدار می‌گردند.

تفاوت EMI و ESD در این است که:

• ESD برای محافظت در برابر ولتاژهای ناگهانی و تخلیه الکترواستاتیک استفاده می‌شود

• EMI وظیفه کاهش نویز و تداخل الکترومغناطیسی را دارد
  نوع مدار داخلی آن‌ها متفاوت است؛ یکی بیشتر دیود محور و دیگری مقاومت محور است، اما هر دو برای حفاظت از مدارات موبایل به‌کار می‌روند.

آی سی در شماتیک برد

IC های روی شماتیک موبایل با حرف N یا D نمایش داده می شوند. دو عدد اول تمام قطعاتی که با یک آی سی درگیر هستند، همان دو عدد اولی است که شماره آی سی با آن شروع می شود.

نحوه شماره گذاری پایه های آی سی

آی سی های BGA که از زیر پایه دارند و امروزه کاربرد بیشتری نسبت به دیگر آی سی های SMD دارند. نحوه شماره گذاری پایه ها هم به صورت ماتریسی مثل شکل زیر است. از جمله آی سی های BGA در گوشی های موبایل می توان به آی سی های شارژ و تغذیه در گوشی ها اشاره کرد.

در آی‌سی‌های BGA بعضی حروف مثل Z, Y, S, Q, O, I در نام‌گذاری ستون‌ها استفاده نمی‌شوند. بعد از حرف Y، ستون‌ها با حروف AA ،AB ،AC ادامه می‌یابند.

Micro BGA از نظر شکل و شماره‌گذاری پایه‌ها شبیه BGA است اما تعداد پایه‌ها بسیار بیشتر و فاصله آن‌ها بسیار کمتر است. این ساختار بیشتر در CPU، حافظه Flash، هارد موبایل و آی‌سی‌های پیشرفته SMD دیده می‌شود.

هر آی‌سی موبایل دارای شماره فنی (Part Number) است و تنها زمانی می‌توان آن را جایگزین کرد که شماره فنی دقیقاً یکسان باشد؛ مثل NE555. برخی آی‌سی‌ها علاوه بر شماره فنی، نام اختصاصی دارند؛ مثل:

• RETU (آی‌سی تغذیه BB5 نوکیا)

• TAHVO (آی‌سی شارژ نوکیا)

شناخت BGA، میکرو BGA، شماره فنی آی‌سی، نام تخصصی آی‌سی شارژ و پاور از مهم‌ترین مهارت‌ها در تعمیر برد موبایل است.

کریستال ساعت

کریستال ساعت را در شماتیک موبایل با حرف B نمایش می دهند و شمای آن به شکل زیر است. فرکانس کاری این کریستال 32.768 KHZ می باشد.

نقاط تست (جامپر)

نقاط تست را با حرف J و به شکل زیر نمایش می دهند.

سوکت

حرف X در شماتیک موبایل نشان دهنده ی سوکت های مختلف می باشد.

قطعات اتصالی (میکروفون، اسپیکر، بازر و ...)

قطعات اتصالی مانند میکروفون، اسپیکر و بازر را با حرف B نشان می دهند.

باطری

باتری یک منبع انرژی الکتریکی است که با واکنش‌های شیمیایی، انرژی شیمیایی را به برق تبدیل می‌کند. خروجی آن از دو قطب آند (مثبت) و کاتد (منفی) دریافت می‌شود؛ همان سر مثبت و سر منفی در اصطلاح عامیانه.

در ساختار باتری، سلول‌ها ممکن است برای افزایش جریان به‌صورت موازی و برای افزایش ولتاژ به‌صورت سری بسته شوند.

به‌طور کلی باتری‌ها به دو نوع تقسیم می‌شوند:

• باتری غیرقابل شارژ (باتری خشک) → یک‌بار مصرف و غیرقابل شارژ

• باتری قابل شارژ → امکان شارژ و دشارژ متعدد، دارای طول عمر بالای 5 سال

باتری‌های قابل شارژ به نام باتری لیتیومی، باتری ذخیره، باتری شارژی موبایل نیز شناخته می‌شوند و در انواع لیتیوم یون، لیتیوم پلیمر، نیکل متال در گوشی و دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند.

مزایای باطری

مزایای باتری شامل قابل‌حمل کردن دستگاه‌ها در مناطق بدون برق، تولید جریان DC پایدار و رگوله، ولتاژ صاف و بدون نویز و جلوگیری از قطع و پارازیت در سیستم است. باتری‌ها منبعی مطمئن برای تجهیزات الکترونیکی و بردهای موبایل محسوب می‌شوند.

معایب باطری

معایب باتری‌ها شامل قیمت بالا، عمر محدود، احتمال انفجار در صورت استفاده نادرست، نشتی باتری و نیاز به مدار شارژ تخصصی برای کنترل شارژ و دشارژ است. این موارد باعث می‌شود در طراحی و تعمیر دستگاه‌های الکترونیکی، باتری و مدار شارژ با دقت بیشتری انتخاب و بررسی شوند.

مفهموم آمپر بر ساعت

از مشخصات باطری علاوه بر ولتاژ نامی آن، یک مقدار آمپر بر ساعت ( A/H) نیز روی باطری درج شده است. این عدد میزان شارژدهی باطری را در طول زمان مشخص می کند. به بیانی اگر عدد آمپر بر جریان باطری را بر مقدار یک جریان ثابت مصرفی تقسیم کنیم، مقدار زمانی که باطری به تخلیه کامل می رسد مشخص می شود.

به عنوان مثال ببینیم یک باطری (A/H) 60 – 12 (V) در جریان های ریز چه مقدار دوام دارد.

6-26- مدارهای سری و موازی

اجزاء مدار الکتریکی میتواند به طرق مختلفی به هم متصل شوند. ساده ترین آنها اتصالات سری و موازی هستند.

مدار سری

در اتصال سری، قطعات به‌صورت پشت‌سرهم و در یک مسیر مشترک قرار می‌گیرند؛ بنابراین جریان عبوری در همه اجزا یکسان است. در یک مدار سری فقط یک مسیر برای جریان وجود دارد و مجموع ولتاژ اجزا برابر با ولتاژ کل مدار خواهد بود.

اگر در هر نقطه از مدار سری قطعی یا شکستگی ایجاد شود، کل مدار از کار می‌افتد؛ زیرا جریان فقط از همان مسیر واحد عبور می‌کند.

𝐼𝑡 = 𝐼1 = 𝐼2 = 𝐼3 = … = 𝐼𝑛
𝑉𝑡 = 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 + … + 𝑉𝑛

خازن در مدار سری

ظرفیت کل برای چند خازن سریشده، برابر معکوس مجموع وارون ضربی ظرفیت هریک از آنهاست.

مقاومت در مدار سری

مقاومت معادل تعدادی مقاومت در مدار سری، برابر مجموع مقاومت های آن ها خواهد بود.

𝑅𝑡 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + … + 𝑅𝑛

باطری در مدار سری

برای افزایش ولتاژ، باطری ها را سری می بندیم. زیرا در این حالت جریان دهی باطری ها برابر بوده، ولی ولتاژ باطری ها با یکدیگر جمع می شوند.
چون در حالت سری جریان ها یکسان است، اگر یکی از باطری ها قابلیت جریان دهی نداشته باشد (دشارژ باشد)، جریان دهی سایر باطری ها را نیز تحت تاثیر قرار خواهد داد.

مدار موازی

در اتصال موازی تمام اجزا ولتاژ یکسانی دریافت می‌کنند. در یک مدار موازی، ولتاژ دو سر همه قطعات برابر است و جریان کل مدار برابر با مجموع جریان عبوری از هر شاخه می‌باشد.

در مدارهای موازی هر قطعه مسیر جریان مخصوص خود را دارد، بنابراین قطع شدن یک شاخه باعث از کار افتادن کل مدار نمی‌شود و فقط همان مسیر جدا می‌شود.

𝑉𝑡 = 𝑉1 = 𝑉2 = 𝑉3 = … = 𝑉𝑛
𝐼𝑡 = 𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 + … + 𝐼𝑛

خازن در مدار موازی

ظرفیت کل برای چند خازن در مدار موازی، برابر مجموع ظرفیت های هر یک از آن ها خواهد بود.

𝐶𝑡 = 𝐶1 + 𝐶2 + 𝐶3 + … + 𝐶𝑛

مقاومت در مدار موازی

مقاومت معادل تعدادی مقاومت در مدار موازی، برابر معکوس حاصلجمع وارون ضربی مقاومت ها خواهد بود. در این حالت مقاومت معادل همیشه از کوچکترین مقاومت داخل مدار کمتر است.

باطری در مدار موازی

برای افزایش جریان دهی، باطری ها را موازی می بندیم. زیرا در این حالت ولتاژ ها برابر بوده، ولی جریان دهی باطری ها با یکدیگر جمع میشوند.
اگر ولتاژ باطری ها یکسان یا نزدیک به هم نباشد، نباید آن ها را به حالت موازی بست زیرا که ولتاژ خروجی قابل محاسبه نیست. همچنین اگر یک باطری ضعیف با یک باطری قوی موازی بسته شود، باطری ضعیف تر مانند یک مصرف کننده عمل کرده و شروع به شارژ شدن می کند.

جریان مستقیم و متناوب

جریان مستقیم

جریان مستقیم (DC) جریانی است که دامنه و جهت آن ثابت می‌ماند. یعنی مقدار جریان و مسیر حرکت الکترون‌ها در مدار با گذشت زمان تغییر نمی‌کند و همیشه یکسان است. این نوع جریان در باتری، آداپتور، پاور موبایل و مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود.

جریان متناوب

جریان متناوب جریانی است که مقدار و جهت آن نسبت به زمان دائماً در حال تغییر است. به زبان ساده تر اینکه مقدار جریان دائما کم و زیاد میشود و جهت حرکت الکترون ها هم عوض می شود. (از ماکزیمم به صفر و از صفر به مینیمم میرسد)

در جریان متناوب عناصر مدار ثابت هستند ولی ولتاژ منبع تغذیه دائما در حال تغییر (متناوب) است. به همین دلیل در مقدار جریان تاثیر میگذارد.

دوره تناوب (پریود)

مدت زمانی که طول می کشد تا یک سیکل کامل به وجود آید زمان تناوب یا پریود گویند. به عبارتی زمانی است که برای طی شدن یک سیکل کامل نیاز است. آن را با حرف T نمایش می دهند و واحدش ثانیه است.

فرکانس

عبارت است از تعداد سیکل هایی که در یک ثانیه پیموده می شود و یا به عبارتی آن را با حرف ƒ و واحدش Hz است.

طول موج

به مسافتی که یک موج در یک سیکل کامل طی می کند طول موج می گویند. طول موج به سرعت انتشار موج و تغییرات فرکانس بستگی دارد. آن را با λ و فرمول آن بصورت زیر است:

از آنجا که موج منتشر شده از آنتن دستگاه های الکترونیکی از نوع امواج الکترومغناطیسی است و سرعت آن ها برابر با سرعت نور است، پس می شود:

هرچه فرکانس یک موج بزرگتر باشد، دوره تناوب کمتر و در نتیجه طول موج کوچکتر می شود.

برخی دیگر از مشخصات موج سینوسی

ولتاژ پیک (𝑉𝑃) 

به فاصله محور افقی زمان تا بالاترین نقطۀ نیم سیکل مثبت و یا پایین ترین نقطۀ نیم سیکل منفی، ولتاژ پیک (قله) گفته می شود. به عبارتی ماکزیمم ولتاژی است که سیگنال دارد. یک سیکل کامل دارای یک پیک مثبت و یک پیک منفی است.

طول موج تا پیک (𝑉𝑃−𝑃)

به فاصله بالا ترین نقطه موج در نیم سیکل مثبت تا پایین ترین نقطه موج در نیم سیکل منفی، مقدار پیک تا پیک می گویند. به عبارتی دو برابر مقدار پیک ولتاژ می باشد.

مقدار متوسط موج سینوسی یا ولتاژ متوسط 𝑉𝐴 

میانگین مقادیر لحظه ای آن موج در یک دوره ی تناوب است. برای به دست آوردن این مقدار، از رابطه زیر استفاده می شود:

𝑉𝐴 = 0 /637 × 𝑉𝑃

مقدار موثر سیگنال سینوسی یا ولتاژ موثر  (RMS) 

در ولتاژ متناوب ولتاژ از صفر شروع و به پیک مثبت می رسد، دوباره به صفر رسیده و سپس به پیک منفی می رسد. لذا در بیشتر اوقات، ولتاژ از مقدار پیک ولتاژ کمتر است. به همین علت از یک مقدار موثر استفاده می شود که همان RMS است.

مقدار ولتاژ RMS برابر است با 0.7 ولتاژ پیک می باشد.

𝑉𝑟𝑚𝑠 = 1/111 × 𝑉𝑃

ارزش RMS یک ارزش موثر ولتاژ یا جریان متناوب می باشد. بدین معنی که این ولتاژ تاثیر اصلیش در مدار، معادل این مقدار است. به عنوان مثال یک لامپ که به ولتاژ 6 ولت RMS متصل شده، همان مقدارروشنایی دارد که اگر به یک ولتاژ 6ولت مستقیم متصل می شد.

بحث ولتاژ مؤثر این فکر را به وجود می آورد که مقدار RMS نوع دیگری از میانگین است. ولی بخاطر داشته باشید که این مقدار قطعاً میانگین نیست. در واقع مقدار میانگین ولتاژ یا جریان متناوب، صفر خواهد بود. چون بخش های مثبت و منفی سیگنال را هم خنثی می کنند و وقتی میانگین می گیریم، میانگین برابر با صفر خواهد بود. بنابراین ولتاژ RMS قطعاً یک ولتاژ میانگین نیست.

دو تعریف اول شامل ولتاژ پیک و ولتاژ پیک تا پیک برای تمامی اشکال موج اعم از سینوسی، مثلثی، مربعی و... به کار می روند. ولی رابطه فوق مربوط به ولتاژ موثر فقط برای سیگنال با شکل سینوسی کاربرد دارد.

توان

به میزان کار انجام شده در واحد زمان، اطلاق می شود. با جایگزین کردن جریان و ولتاژ در این رابطه، به فرمول زیر می رسیم:

(P = V × I (W

واحد توان ژول بر ثانیه j/s یا به عبارتی وات (W) می باشد. در رابطه بالا مقدار جریان و ولتاژ باید مقدار جریان و ولتاژ موثر باشد.

به عنوان مثال، برای یک شارژر نوکیا این مشخصات را داریم:

Input: 221 Vac – 51 ~ 06 Hz – 26,4 W
Output: 5,3 Vdc – 2,65 W

حداکثر جریانی را که می توان از شارژر دریافت کرد محاسبه کنید. تحت این جریان، شارژر چه مقدار از برق شهر مصرف می کند؟

حال اگر 𝐼1 جریان ورودی برق شهر و 𝐼2 جریان خروجی شارژر باشد، داریم:

علائم روی شماتیک

• مربع یا مستطیل های زرد رنگ نشان دهنده ی وجود ولتاژ در آن قسمت می باشد.
• مشخصات قسمت های مختلف در مربع های آبی رنگ نشان داده می شوند.
• اشکال زیر نشان دهنده ادامه مسیر در صفحات دیگر شماتیک می باشد که در شکل اول مسیر یکطرفه و در شکل دوم مسیر دو طرفه را نمایش می دهند.

پیدا کردن پایه منفی قطعات

برای اینکار از مولتی متر روی رنج BUZZER استفاده می کنیم. یکی از پراپ های مولتی متر را روی قسمت منفی (شیلد) قرار داده و پراپ دیگر را در بین پایه قطعات حرکت می دهیم. در صورت شنیدن صدای بوق پایه ای که تست کرده ایم پایه منفی خواهد بود. البته در دوره آموزش الکترونیک که پیش نیاز دوره های موبایل و تبلت میباشد کلیه این قطعات مانند دیود بطور کاملا عملی برای کارآموزان تشریح میشود.

نکته: در هنگام نصب دیود روی برد باید به پایه های مثبت و منفی دقت نمائیم. پایه ای که روی برد جایش بزرگ تر است منفی می باشد.

ولتاژگیری روی برد

ولتاژگیری روی برد موبایل با مولتی‌متر روی رنج 20V DC انجام می‌شود.

در قطعات موازی ابتدا باید پایه منفی قطعه را شناسایی کرد، سپس پایه مثبت را نسبت به زمین مدار (GND) اندازه‌گیری می‌کنیم.

در قطعات سری پایه منفی مشخصی وجود ندارد؛ بنابراین ولتاژ از دو سر قطعه گرفته می‌شود، اما در هر حالت یک پراب مولتی‌متر باید به GND وصل باشد تا ولتاژ دقیق نقطه اندازه‌گیری شود.

این روش پایه‌ای‌ترین تکنیک برای عیب‌یابی پاور، شارژ، تغذیه، مدار CPU و خطوط حساس برد موبایل است.

قطعاتی که برق خود را با یک واسطه از باطری می گیرند گوشی حتما باید روشن باشد تا بتوان ولتاژ آن ها را اندازه گیری کرد، ولی قطعاتی که ولتاژ را مستقیم از باطری می گیرند نیاز به روشن بودن گوشی برای اندازه گیری ولتاژ نیست. ولتاژگیری دیود روی مدار نیز در آموزش تعمیر گوشی بصورت کاربردی در کلاس کامتک زیر نظر تعمیرکار موبایل تشریح میشود.