如何对有源短路进行故障排除?

电器工程 短路
2022-02-03 18:31:50

有哪些有效的诊断有源短路的方法?我的意思是只有在 PCB 通电后才会出现短路。

tl;博士

我在原型阶段有一个设计。我的 20 个电路板中有 17 个效果很好。其他 3 个都在 3.3V 电压轨上短路。这仅在板通电后显示。移除导轨上的大部分组件后,我将其追踪到以太网 PHY。如果我取下 IC,我的导轨在 3.3V 时坚如磐石。当我重新装上它(也尝试了 2 个新 IC)时,我的导轨再次超载并掉出。

我已经彻底目视检查过,并在板上探查了短裤,但找不到。我已经解除了 IC 周围的几乎所有东西(晶体、串联电阻、铁氧体磁珠等),但仍然得到相同的行为。我也尝试过将芯片保持在复位状态,但这无济于事。我抬起了 IC (VDDIO) 上的各个引脚并修复了它,但没有提供真正的诊断。我开始怀疑PCB工厂是否存在问题,但不完全确定它是如何导致的。他们声称做 100% 电子测试。任何建议将被认真考虑!

4个回答

它并不总是有效,但有时你可以用热像仪追踪短路……当然,你必须有热像仪才能做到这一点。

只需给电路板通电并通过热像仪非常仔细地观察电路板的某个区域是否真的很热,它至少可以帮助您缩小该区域。

虽然我祝您热像仪的工作好运,但实际上我希望相机会向您显示受短路影响的 IC(以太网 PHY?),而不是短路本身。您必须非常幸运才能使实际故障点具有比 IC 内部更高的电阻。

如果您在相机上没有发现任何东西,我会检查任何实际上未连接到 GND / 3.3V 的 IC 引脚上的 GND / 3.3V 导轨的连续性。使用经过测试的二极管进行测试,因为正向偏置结足够接近短路。

如果结果是负面的,我会在移除 IC 的情况下为 PCB 供电并检查所有引脚上的电压(理想情况下,上电波形,但对于大量引脚来说可能很乏味)。任何超出 0..VCC 范围的电压都可能导致 IC 闩锁,这种情况通常看起来像短路。

最后,我会检查是否可以主动驱动与输出引脚对应的所有焊盘。这可以通过将示波器和信号发生器连接在一起,输出 0-3.3V 方波(以便您在示波器上看到方波),然后将探头连接到焊盘来完成。消失的方波意味着其他东西正在尝试驱动 IC 也想要驱动的焊盘。这对于开漏和双向引脚来说是合理的,但对于纯输出来说是不合理的。

或者你可以使用“没有热像仪的路易斯·罗斯曼热像仪”技术——用 IPA 覆盖电路板,通过短路运行电源——短路的东西会变热,酒精会很快蒸发。它使短路的内容非常明显。在这里查看演示:https ://youtu.be/gRV0cmIj5Ks?t=236 - 是的,这是一个不好的例子,因为在这种情况下他发现了热像仪的短路,但他通常使用酒精方法,而且效果很好。

如果您无法将足够的电流放入轨道以显示为热量,您可以尝试使用灵敏的电压表。

将仪表置于微伏 (µV) 范围内,将一个探头接触到电流的来源,将另一个探头接触到您怀疑它可能流向的地方。通过该路径的电流越多,仪表显示的差异就越大。

我常用的方法是让一个探头始终位于电源连接器或稳压器输出引脚上,然后移动另一个探头,直到找到最大的差异。该点最接近短路。

PCB 走线的电阻约为每毫米 1 毫欧,当然取决于宽度(您可以使用计算器检查)。因此,如果短路电流消耗例如 100mA,您应该看到每 10 毫米有 1mV 的差异。

您也可以尝试从 GND 侧执行此操作,如果短路是从 IC 输出引脚到地,这可能会有所帮助。但如果电路板有一个良好的 GND 平面,您可能不会看到小电流的电压。