ラズパイ4が過電圧で画面が映らなくなったので修理する(前編)

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 どうも、こんにちは。T・K生です。今回は残念なお知らせを一つ。

 今まで愛用してきたラズベリーパイ4を自分の手違いで壊してしまいました。

 原因はDC2.1mmジャックにDC12Vを加えてしまい、過電圧で保護用のTVSダイオードを破損してしまいました。

 DC-DC降圧型コンバーターの調子が悪かったのでいじっていたらDC12Vをラズパイに加えてしまい大失敗

 ラズパイ4を壊した理由なのですが、実験していたDC-DC降圧型コンバーターの電圧が思わしくないので今まで使っていたDC5Vのスイッチング電源に切り替えようと思いました。

 DC5Vの電源を差したと思ったら間違ってってDC-DC降圧型コンバーターに接続していたDC12VのACアダプターに接続してしまいました。

 DC12Vの過電圧を加えた瞬間、ラズパイ4についているTVSダイオードという電圧を一定にするダイオードが焦げ臭くなり、ラズパイの画面は真っ黒に・・・

 貴重なラズパイ4を壊してしまったのか・・・と絶望しました。

 過電圧で破損したラズパイの修理法を見つけるまでともかく情報を集める

 今、コロナウィルスが原因になって半導体需要が落ち込み、ラズパイ関連の入手が軒並み難しくなっています。

 せっかく購入したラズパイ4も在庫がない状態なので、過電圧で壊れてしまったものを何とか直したいと考えました。

 ラズパイの修理方法に関する記事を検索して丸一日かかったら、修理法で成功した記事を発見しました。

  ラズパイの電源関係の修理記事:『天国に逝ったラズパイ』 の クチコミ掲示板

 どうやらラズパイについているTVSダイオードという定電圧ダイオードを交換すればラズパイの過電圧で再び動き出す可能性があるとのこと。

 もちろんTVSダイオードを交換したらラズパイが完全に動くわけではなく、場合によっては動かない可能性もあるので確実ではないのですが、黒いチップ部品のダイオードを交換して再実装すれば何とかなるようでもあります。

 自分もラズパイ4をいじっていて過電圧を加えた際、煙が上がったダイオードの位置は知っていたので、もしかしたらこの部品がダイオードではないか?ということで大体の目星はついていました。

 とはいうものの、日本国内だけでなく、海外の英語サイトまで調査してTVSダイオードを交換すると場合によっては動作するという情報を突き止めましたが、情報を突き止めるまでにほぼ2日ほどかかり、精神的にもヘトヘトになりました。

 TVSダイオードに関する知識を深めて過電圧保護とサージ吸収の役割を知る

 ラズパイ4に使われているTVSダイオードを交換すれば再び過電圧で壊れたラズパイ4が修理できるかもしれないと淡い期待を抱いたのですが、交換部品のTVSダイオードがチップ部品ということで自分は知識がありませんでした。

 TVSダイオードですが定電圧ツェナーダイオードの一種で回路に逆接続で接続して過電圧で破損します。

 一種のヒューズのようにラズパイ全体を過電圧から守る役割をしています。

 TVSダイオードですが過電圧からラズパイを保護するだけでなく、スイッチング電源に含まれるサージノイズも吸収する役割もあります。

  雑音対策を考えると外しただけではだめで必ず同じスペックで動作するTVSダイオードを再び半田付けしないとラズパイも本来の力が発揮できなくなるようです。

 TVSダイオードを入手して交換することでラズパイを修理すれば元と同じように使える可能性がありますので破損したTVSダイオードを取り外して、同じ定格の5V 600WのTVSダイオードに交換すれば故障したラズパイが復活する可能性があります。

 とりあえず破損したTVSダイオードを外して交換のための準備をする

 破損したTVSダイオードを半田吸い取り線を使い、外します。

 TVSダイオードですが部品に帯があることで見分けがつきます。

 カソード(K)側に一本のラインが入っているので20Wの半田ごてと吸い取り線などで除去します。

 USB3.0側にある黒い電子部品は外さないでください。間違うと後で厄介なことになりますので要注意です。

 ヒートガンよりも半田吸い取り線の方がTVSダイオードを1個、外す場合は楽です。

 部品を外したら5V 600WのTVSダイオードを入手しなければならないので海外のe-bayに発注しました。日本国内でも5V 600WのTVSダイオードを販売しているショップがあったのですが、送料が高いので海外から取り寄せるようにしました。

 交換用ダイオードの入手先はこちら

 日本国内で5Vで動作する定電圧ツェナーダイオードを代替え品で使おうか?と考えたのですが、ラズパイ4で3Aの電流が流れる場合、使えそうにないと判断しました。

 TVSダイオードはかなり小さな部品なので取り外すのに苦労しますが、何とか外せました。

 実際、外してみると焦げたような匂いがしていて100パーセント破損していて交換は絶対、必須であることが分かりました。

 海外から交換用のダイオードが到着するまで2週間から3週間はかかるようなので復活することを天に祈るような気持ちで待つことにします。

 ダメだったら諦めて新しいラズパイを購入するしかありませんが・・・

 

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