Chrysler Fahrzeugcomputer Reparatur

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Fehlerbeschreibung

2 baugleiche PCBs (4517378 REV C) sollten repariert werden. Beide funktionierten nicht. Im Werkstatthandbuch Ergänzungsband von 1992 findet man zu dieser Leiterplatte keine Details, aber zumindest einige Referenzen auf die beiden großen Stecker, die mit „schwarz“ und „naturfarben“ referenziert werden. In den Tabellen mit der Pin-Auflistung ist auch die Bezeichnung „FAHRZEUGCOMPUTER“ zu sehen.

Bei einer der beiden PCBs war der Becher des Elko C133 leicht an der Sollbruchstelle gewölbt aber noch nicht gerissen.
Funktionen wie z.B. Instrumentenbeleuchtung, Scheibenwischer-Intervall usw. haben nicht funktioniert.
Beide PCBs zeigten identisches Fehlerverhalten.

PCB-Zustand

Auf beiden PCBs ist der Elektrolyt Kondensator C133 undicht geworden und sein Elektrolyt hat sich über die PCB-Oberfläche unter den benachbarten Bauteilen verteilt. Eventuell war hier auch Wasser im Spiel.

Ein Tropfen Elektrolyt zwischen dem Kühlblech von Q108 und der Leiterplatte.

Das hat zu erheblichen Schäden sowohl an den Bauteilen (z.B. an Dioden und Relais (vor allem ein Relais der Spender PCB war stark betroffen)), als auch an der Leiterplatte geführt. Folgende Bilder zeigen einige Schäden an den Leiterbahnen, Lötpads bzw. den Durchkontaktierungen der PCB, die zur Reparatur ausgewählt wurde. Die Spender-Leiterplatte ist noch stärker beschädigt.

Nach der ersten Bewertung der beiden Leiterplatten wurde die mit den weniger beschädigten Leiterbahnen als Kandidat zur Reparatur ausgewählt und die andere Leiterplatte als Spender für Ersatzteile.

Überprüfung der Bauteile

THT-Bauteile

ICs

Bezeichnung	Beschriftung	Gehäuse	Hersteller
U100	SC408620CFN 4517372 © CHRYCORP 90 C14HQ2XH9143	PLCC-52	Motorola
U101	4374040 H 9149	DIP-14	Harris Semiconductor
U102	RQAB9147	DIP-16	Motorola

IC-Tabelle

Die IC’s wurden während der Reparatur nicht ausgebaut. Der IC U100 wurde etwas genauer angesehen um Rückschlüsse auf die restliche Schaltung (z.B. im Zusammenhang mit dem Spannungsregler M108) zu bekommen.

Beim U100 scheint es sich um einen 68HC05 zu handeln. Vom Pinout her passt dazu, dass am Pin 10 (VDD) der Ausgang des Linear-Reglers M108 angeschlossen ist und am Pin 41 (VSS) die Masse.

Die Spannungsverläufe an den Pins 16 (OSC1), 17 (OSC2), 50 (RDI), 51 (SCLK) und 52 (TDO) im Abschnitt „Abschlusstest„/“MCU (U100) Signale“ bestätigen das ebenfalls.

Feldeffekt-Transistoren (FETs)

Der einzige FET im TO220-Gehäuse wurde auf einem Kühlblech montiert. Da keine Spuren von Wärmeleitpaste bzw. Wärmeleit-Pads zu sehen waren, wurde der MOSFET zwecks Überprüfung und Montage mit Wärmeleitpaste ausgebaut.

Bezeichnung	Beschriftung	Gehäuse	Hersteller
Q108	FET 7391-2	TO-220	Motorola

MOSFET-Tabelle

Bipolar-Transistoren (BJTs)

Da einige Bipolar-Transistoren (auf der Oberseite der Leiterplatte alle im TO-92 Gehäuse) stark korrodierte Anschlüsse hatten, wurden sie zur Überprüfung ausgebaut. Einige weitere Transistoren (wie z.B. Q112) waren im perfekten Zustand, wurden aber trotzdem ausgelötet und messtechnisch überprüft um mehr über baugleiche, defekte Transistoren zu erfahren.

Bezeichnung	Beschriftung	Hersteller
Q103	M 144 1256 E B C		OK
Q105	M 140 1257 E B C		Defekt Wird im Tester als Thyristor erkannt. Die Pin-Beschriftung auf dem Board ist „E“, „B“ und „C“, was auf einen BJT hindeutet.
Q110	738 0-1 M 147	Motorola	OK
Q111	R 143 1256 E B C		OK
Q112	738 0-1 M 139	Motorola	OK
Q113	R 143 1256 E B C		OK
Q114	738 0-1 M 139	Motorola	Defekt Wird im Tester als Thyristor erkannt. Die Pin-Beschriftung auf dem Board ist „E“, „B“ und „C“, was auf einen BJT hindeutet.
Q139	R 144 1256 E B C		OK

Bipolar-Transistoren.

Dioden

Die Überprüfung der Dioden wurde mit Hilfe des „Peak Atlas DCA75 Pro“ durchgeführt.

Bezeichnung	Beschriftung	Bemerkung
D104	–	OK
D105	–	OK
D106	34 BR 52	OK
D107	M K 1-2 40 142	Lässt Strom in Sperrrichtung durch! Das M in der Beschriftung steht für das Motorola Logo.
D108	MS8 913 DK3 60J	Lässt Strom in Sperrrichtung durch!
D109	–	OK
D111	M K 1-2 40 142	OK Das M in der Beschriftung steht für das Motorola Logo.
D112	M K 1-2 40 142	OK Das M in der Beschriftung steht für das Motorola Logo.
D113	–	OK
D115	M K 1-2 40 142	OK Das M in der Beschriftung steht für das Motorola Logo.
D164	–	OK

U-Regler

Bezeichnung	Beschriftung	Bemerkung
M108	18DF/42/33192	Bauteil von National Semiconductor im TO-92 Gehäuse.

Es war keine Dokumentation zu diesem Bauteil zu finden. Auch in einschlägigen Elektronik-Foren konnte keine Information zu diesem Bauteil aufgetrieben werden.

Im Bestückungsdruck auf der Leiterplatte sind die Anschlüsse mit „I“, „C“ und „O“ beschriftet. Meine Vermutung dazu war „I=Input“, C=Common“ und „O=Output“, was auf einen Spannungsregler hindeutet. Diese Vermutung wurde durch die Beschaltung auf der Leiterplatte bestätigt. Diese entspricht der Beschaltung eines Standard-Linearreglers. Weiters lässt sich die O-Leiterbahn bis zum Pin #10 (VDD) vom U100 verfolgen.

Um diesen IC zu überprüfen wurde eine einfache Testschaltung aufgebaut:

Die Spannungsversorgung übernahm das Rigol DP832 Labor Power Supply, wobei die Strombegrenzung auf 50mA eingestellt wurde.
Die Messungen konnten direkt am SMD-Widerstand am Ausgang von M108 (sichtbar im oberen Bild) durchgeführt werden. V_IN, I_IN und P_IN sind Anzeigen vom DP832. Als Messgerät für V_OUT ist ein Fluke 289 True RMS DMM zum Einsatz gekommen. Folgende Tabelle enthält alle Messergebnisse:

Messung	V_IN (V)	I_IN (A)	P_IN (W)	V_OUT (V)
1	1,0	0,00	0,000	0,0000
2	1,5	0,00	0,000	0,0001
3	2,0	0,02	0,040	1,9540
4	2,5	0,02	0,050	2,4399
5	3,0	0,03	0,090	2,9313
6	3,5	0,03	0,105	3,4221
7	4,0	0,04	0,160	3,9149
8	4,5	0,04	0,180	4,4086
9	5,0	0,00	0,000	4,9414
10	5,5	0,00	0,000	5,3675
11	6,0	0,00	0,000	5,790
12	6,5	0,00	0,000	6,199
13	7,0	0,00	0,000	6,599

Messwerte vom M108.

Diese Messwerte zeigten deutlich, dass der Regler nicht regelt. Der U100 erwartet 5VDC an seinem VDD-Pin. Die 5,750V bei Eingangsspannung von 6V sind IMHO zu hoch.

Folgende Grafik zeigt es nochmal grafisch, dass der M108 nicht geregelt hat:

Grafische Darstellung der Messwerte von M108.

Wie die folgenden Bilder zeigen war die Ausgangsspannung zusätzlich ab ca. 5V von einer AC-Komponente mit ca. 23kHz überlagert:

Ausgangsspannung bei 5,5V Eingangsspannung.

Der Regler M108 war auf beiden Leiterplatten defekt.

ELKOs

Bezeichnung	Hersteller	Type	Nennwert Kapazität/Spannung/Temperatur	Messwert Kapazität/ESR
C108	Nichicon	(M)	10µF/16V/85°C	9,99µF/1,41Ω
C110	Nichicon	(M)	10µF/16V/85°C	9,97µF/1,39Ω
C111	Nichicon	(M)	10µF/16V/85°C	10,07µF/1,48Ω
C131	Nichicon	VS(M)	470µF/35V/85°C	460,8µF/0,08Ω
C133	Nichicon	PL(M)	470µF/25V/105°C	297,3µF/36,5Ω
C134	Nichicon	(M)	22µF/16V/85°C	22,28µF/0,72Ω
C139	Nichicon	VS(M)	4,7µF/35V/85°C	4,56µF/0,74Ω

Der ELKO C133 war undicht. Sein Elektrolyt hat sich bereits auf der PCB-Oberfläche verteilt. Da sich die Schäden, bei der hier reparierten PCB in Grenzen halten, ist der ELKO vermutlich erst vor kurzem undicht geworden.

Relais

Um auszuschließen, dass es auch unter den Relais (M105, M106) beschädigte Leiterbahnen gibt, wurden diese ausgelötet:

Ein Relais auf der stärker beschädigten PCB, die hier als Spender dienen soll, hatte korrodierte Anschlüsse und ca. 16MΩ Widerstand zwischen beiden Ausgängen (Pin#3 und Pin#4).

Ich habe daher auch hier beide Relais sowohl messtechnisch auch als funktionell überprüft:

Bezeichnung	Pins	R	Bemerkung #1	Bemerkung #2
M105	2-5	265,31Ω	Spule
	3-4	OL	Ausgang1→Ausgang2
	1-3	0,23Ω	Mittelkontakt→Ausgang1	Ruhestellung
	1-4	OL	Mittelkontakt→Ausgang2
M106	2-5	270,41Ω	Spule
	3-4	OL	Ausgang1→Ausgang2
	1-3	0,20Ω	Mittelkontakt→Ausgang1	Ruhestellung
	1-4	OL	Mittelkontakt→Ausgang2

Messwerte der Relais.

Beide Relais haben im Test einwandfrei geschaltet. Ein Standard-Relais dieser Serie sollte lt. Hersteller-Angabe zumindest 100.000 Schaltzyklen aushalten. Da die Original-Relais (Omron G5L-UA-006061) lt. Internet-Recherche aus dem Aviation-Bereich zu stammen scheinen, könnten sie eventuell noch mehr Schaltzyklen aushalten. Wie stark die Kontakte beider Relais bereits abgenutzt sind ist von Außen nicht feststellbar. Ein Ersatz durch neue Relais kommt leider nicht in Frage, da die im Fachhandel und im Internet erhältlichen Relais dieser Bauart in der Ruhestellung die Pins 1 und 4 verbinden.

SMD-Bauteile

Der Zustand der SMD-Seite der Leiterplatte war sehr gut. Es gab hier keine Wasser bzw. Elektrolyt Schäden und die Oberfläche war relativ sauber. Die Bauteile wurden hier zur Sicherheit auf Kurzschlüsse bzw. Total-Ausfälle in der Schaltung überprüft.

Kondensatoren und Widerstände

Es wurden keine Kondensatoren mit Kurzschluss gefunden.
Alle Widerstände hatten plausible Werte.

SOT23-3

Hier wurden nur Kurzschlusstests durchgeführt! Um die Bauteile ausführlicher testen zu können, müssten sie ausgelötet und identifiziert werden.

Folgende Tabelle beinhaltet alle SOT-23-3 Bauteile von dieser Leiterplatte. Die Bauteilangabe in der Spalte „Identifikation“ ist mit Vorsicht zu genießen. Wenn hier jemand einen Fehler findet, dann bitte um ein Kommentar dazu.

Der Bauteil #1 hat tatsächlich keine Beschriftung auf dem Gehäuse. Unter dem Mikroskop sind auch keine Schleifspuren am Gehäuse zu sehen, sodass ich davon ausgehe, dass er vom Hersteller ohne Kennzeichnung ausgeliefert wurde.

#	Beschriftung	Identifikation
1	–	–
2	RA4w	SRA2204S?
3	RIAx	SST3904
4	RA4w	SRA2204S?
5	RIAx	SST3904
6	RIAx	SST3904
7	Y4	BZX79 C15 (0.3W Zener 15V±5%)
8	RIAx	SST3904
9	Y4	BZX79 C15 (0.3W Zener 15V±5%)
10	RA4w	SRA2204S?
11	RIAx	SST3904
12	RA4w	SRA2204S?
13	R2Au	SST3906
14	RA4w	SRA2204S?
15	R2Au	SST3906
16	RAI_T	SRA2201S?
17	RA4w	SRA2204S?
18	RA4w	SRA2204S?
19	RA4w	SRA2204S?
20	RA4w	SRA2204S?

SOT23-3 Tabelle.

PCB-Reinigung

Nach dem Auslöten der meisten THT-Bauteile konnte die Leiterplatte vor den weiteren Tests gereinigt werden:

Reinigung der PCB mit Isopropyl-Alkohol.

Einige weitere Leiterbahn-Schäden sind erst nach der Reinigung sichtbar geworden. Folgende Bilder sind auf einem Leuchttisch, unter dem Mikroskop entstanden:

Nach Abschluss der Reinigung und der Messungen (→Suche nach Leiterbahn-Unterbrechungen) wurde die PCB auf beiden Seiten mit PLASTIK 70 versiegelt.

Geplante Leiterbahn-Reparaturen

Die Ermittlung der beschädigten Leiterbahnen musste nach der Reinigung, aber noch vor der Neubestückung erfolgen, da später die visuelle Leiterbahn-Verfolgung auf der PCB nicht mehr möglich wäre. Folgendes Bild zeigt alle geplanten Drahtbrücken, welche die unterbrochenen Leiterbahnen bzw. defekten VIAs ersetzen sollen:

Geplante Schaltdraht-Verbindungen (orange) auf der Unterseite der Leiterplatte.

Ersatz-ELKOs

Bezeichnung	Original	Ersatz
C108, C110, C111	Nichicon (M) 10µF/16V/85°C DxH=5x11mm/RM5	Panasonic FC-A Series 10µF/50V/105°C DxH=5×14,5mm/RM5 P/N: EEU-FC1H100LB
C131	Nichicon VS(M) 470µF/35V/85°C DxH=16x16mm/RM7.5	Nichicon HE(M) 470µF/50V/105°C DxH=16x15mm/RM7.5 P/N: UHE1H471MHD3
C133	Nichicon PL(M) 470µF/25V/105°C DxH=13x16mm/RM5	Nichicon PW(M) 470µF/25V/105°C DxH=10×16,5mm/RM5 P/N: UPW1E471MPD1TD
C134	Nichicon (M) 22µF/16V/85°C DxH=6,5x11mm/RM5	Panasonic FC-A Series 22µF/35V/105°C DxH=5×14,5mm/RM5 P/N: EEU-FC1V220B
C139	Nichicon VS(M) 4,7µF/35V/85°C DxH=5×9,5mm/RM5	Nichicon HE(M) 4,7µF/50V/105°C DxH=5x11mm/RM5 P/N: UHE1H4R7MDD

Tabelle mit Ersatz-ELKOs

Moderne ELKOs sind bei vergleichbaren Parameter fast immer deutlich kleiner als die älteren Varianten. Bei einigen Ersatz-ELKOs wurde daher eine höhere Spannungsfestigkeit gewählt um auf annähernd die gleichen Abmessungen und auf das gleiche Rastermaß zu kommen.

Zusammenbau

Bauteil	Bemerkung
Q113	Original wieder eingebaut.
Q114	Q112 von der Spender-PCB.
D111	Original wieder eingebaut.
D115	Original wieder eingebaut.
D112	Original wieder eingebaut.
C111	Neu (→Tabelle mit Ersatz-ELKOs), Messwerte: 9,99µF/1,07Ω
C108	Neu (→Tabelle mit Ersatz-ELKOs), Messwerte: 10,10µF/1,06Ω
C139	Neu (→Tabelle mit Ersatz-ELKOs), Messwerte: 4,56µF/0,23Ω
Q103	Original wieder eingebaut.
Q108	Original wieder eingebaut. Montage mit Wärmeleitpaste (im Originalzustand war der FET ohne Wärmeleitpaste montiert).
D109	Original wieder eingebaut.
C110	Neu (→Tabelle mit Ersatz-ELKOs), Messwerte: 10,00µF/1,08Ω
D106	Original wieder eingebaut.
D108	D108 von der Spender-PCB.
C134	Neu (→Tabelle mit Ersatz-ELKOs), Messwerte: 21,98µF/0,78Ω
Q105	Q105 von der Spender-PCB.
C133	Neu (→Tabelle mit Ersatz-ELKOs), Messwerte: 463,0µF/0,07Ω
M108	Neu: MC78L05ACP
C131	Neu (→Tabelle mit Ersatz-ELKOs), Messwerte: 441,4µF/0,01Ω
D107	Neu: 1N4007, dieser Bauteil war auch auf der Spender-PCB defekt, da es sich hier aber nur um eine Freilaufdiode handelt, erfüllt die Gleichrichterdiode 1N4007 (1000V/1A) ebenfalls diesen Zweck.
M105	Original wieder eingebaut.
M106	Original wieder eingebaut.

Liste der eingebauten Bauteile.

Leiterbahn-Patches

Nachdem alle Bauteile wieder eingebaut wurden, konnten die im Abschnitt „Geplante Leiterbahn-Reparaturen“ geplanten Verbindungen hergestellt werden:

Schaltdraht-Verbindungen auf der Unterseite der Leiterplatte.

Die längeren Schaltdrähte wurden auf der Oberfläche der Leiterplatte in mehreren Punkten mit einem UV-Kleber fixiert.

Nach der Reparatur

Abschlusstest

Vor dem Einbau ins Auto wurden einige Spannungen auf der Leiterplatte überprüft. Der Anschluss der PCB erfolgte wie folgt:

Buchse	Pin	Signal
Schwarz	#19	GND
Naturfarben	#8	+12VDC

Anschlusswerte lt. Labornetzteil-Anzeige:

Spannung	Strom	Leistung
11,99VDC	0,03A	0,360W

Spannungen an den ELKOs:

ELKO	Spannung (VDC)
C108	0
C110	11,986
C111	0
C131	11,252
C133	4,9880
C134	4,9674
C139	10,963

MCU (U100) Signale:

Nach dem Einbau

Das Board wurde wieder eingebaut. Alles funktioniert wieder einwandfrei.