Znalezienie wadliwego układu, który pobiera zbyt dużo prądu

Zauważ, że jest to pytanie teoretyczne - nie ma schematu, który mógłbym pokazać. Pokażę jakiś schemat, ale będzie to bardzo uproszczona wersja rzeczywistego obwodu, wyłącznie w celach ilustracyjnych.

Załóżmy, że mam przetwornicę napięcia, która pobiera jako napięcie wejściowe moje główne napięcie (z zasilacza) i wytwarza określone napięcie, na przykład 1,8 V. Wyglądałoby to tak:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Po podłączeniu mojego obwodu do PS zauważam, że pobiera za dużo prądu (PS to pokazuje).

Ponieważ w moim obwodzie jest wiele przetwornic napięcia (niepokazanych tutaj), sprawdzam rezystancję między każdym wyjściem każdego przetwornika a masą. Widzę, że rezystancja między 1,8 V względem ziemi wynosi prawie 0 omów. Teraz wiem, że usterka dotyczy albo przetwornicy napięcia, albo jednego (lub więcej) innych elementów pobierających moc z tego 1,8 V.

Rozlutowuję rezystor pokazany na obrazku, aby odłączyć konwerter od innych komponentów i przekonać się, że konwerter jest w porządku, ale sprawdzanie rezystancji z punktu podłączonego do wszystkich tych komponentów nadal pokazuje 0 omów.

Moje pytanie brzmi - w jaki sposób sprawdziłbyś, który składnik jest wadliwy, bez wylutowywania każdego podejrzanego elementu? Jak widać na zdjęciu, zasilanie 1,8 V jest podłączone bezpośrednio do komponentów, bez rezystora / stopki.

Ze względu na to pytanie załóżmy, że mam dostęp do wszelkiego potrzebnego sprzętu (bez względu na to, jak drogo). Nie chciałbym, aby rozwiązania były ograniczone ze względu na dostępność sprzętu.

Dziękuję Ci!

Kamera termowizyjna jest bardzo przydatne w tej sytuacji. Obecnie nie są strasznie drogie. Jeśli go nie masz, czujnik można zastąpić gołym palcem.

DODATEK: Istnieją również farby termochromowe dla różnych zakresów temperatur, których można użyć do identyfikacji gorących punktów.

Możesz użyć sondy prądowej PCB. Wyszukiwanie wykazało następujące.

Rysunek 1. Sonda prądowa TTi .

Głowica sondy jest utrzymywana na badanym śladzie płytki drukowanej, a sygnał wyjściowy może być monitorowany na oscyloskopie i, prawdopodobnie, w przypadku prądu stałego na multimetrze.

Rysunek 2. Głowica sondy.

Nigdy wcześniej nie słyszałem o „magnetometrze Fluxgate” i wątpię, aby ujawnili zbyt wiele szczegółów. Dobra stara Wikipedia mówi, co następuje:

Magnetometr z fluxgate składa się z małego, podatnego magnetycznie rdzenia owiniętego dwiema cewkami z drutu. Przemienny prąd elektryczny przepływa przez jedną cewkę, napędzając rdzeń przez naprzemienny cykl nasycenia magnetycznego; tj. namagnesowany, niemagnetyzowany, odwrotnie namagnesowany, niemagnetyzowany, namagnesowany i tak dalej. To stale zmieniające się pole indukuje prąd elektryczny w drugiej cewce, a ten prąd wyjściowy jest mierzony przez detektor. Na magnetycznie neutralnym tle prądy wejściowe i wyjściowe są zgodne. Jednak gdy rdzeń jest wystawiony na działanie pola tła, łatwiej jest nasycić je w linii z tym polem i rzadziej nasycić w przeciwieństwie do niego. Stąd przemienne pole magnetyczne i indukowany prąd wyjściowy są niezgodne z prądem wejściowym. Zakres, w jakim ma to miejsce, zależy od siły pola magnetycznego tła. Często prąd w cewce wyjściowej jest zintegrowany, co daje wyjściowe napięcie analogowe proporcjonalne do pola magnetycznego. Źródło:Magnetometr .

Zakładając, że zasilacz wytwarza duży prąd (np. Setki mA), możesz śledzić gradient napięcia od zasilacza za pomocą woltomierza w jego najbardziej czułym zakresie. Gdy znajdziesz minima w sieci (lub samolocie), znajdziesz zlew (Vcc) lub maksima w sieci naziemnej.

Rodzaj ręcznej implementacji algorytmu optymalizacji najbardziej stromego zejścia.

Getto FLIR:

Wyciśnij na desce płyn o niskiej temperaturze wrzenia (np. Oczyszczacz topnika). Zobacz, gdzie się zagotuje.

https://www.youtube.com/watch?v=t5fICjcaJ3E#t=13m19

Najszybszy i najtańszy sposób, w jaki uczę się z YouTube.

Wzmocnij swoją deskę i nalej alkoholu. Sprawdź, który obszar wysycha jako pierwszy.

Link do YouTube: https://www.youtube.com/user/rossmanngroup

Jest na to spray.

Google „elektronika na zimno” i znajdziesz wiele hitów, takich jak ten

Spryskaj rzeczy i obserwuj, gdzie najszybciej znika. To jest punkt generujący ciepło, które pobiera za dużo prądu.

Te rzeczy mają inne zastosowania do rozwiązywania problemów - powinny być standardem w każdym dobrze wyposażonym laboratorium elektronicznym.

Znalazłem film na YouTube, na którym pokazano tę metodę. Rusza się dość wolno, ale daje wyobrażenie o tym, że zwarcie znajduje się około 4 minut. Nawiasem mówiąc, użyli sprayu do kurzu z puszką trzymaną do góry nogami - nawet łatwiej niż kupowanie sprayu zamrażającego.

Więc masz szynę zwartą do uziemienia. Z mojego doświadczenia wynika, że ​​jest to zwykle problem z lutowaniem.

Moja technika polega na zaczepieniu omawianej szyny do zasilacza stołowego. Ustaw limit napięcia na normalnym napięciu roboczym szyny i limit prądu na około 1 amper. Prąd jest kompromisem, zbyt niskim, a spadki napięcia będą trudne do zmierzenia, zbyt wysokie i ryzykujesz spaleniem. 1 wzmacniacz wydaje się rozsądnym kompromisem dla większości płyt.

Następnie używam multimetru w czułym zakresie napięcia do śledzenia przepływu prądu wokół płytki.

Nie wspomniałeś specjalnie, że możesz wykluczyć ślady lub widoczne punkty lutownicze. Pierwszą rzeczą, którą bym zrobił, to wziąć mikroskop i sprawdzić ślady (szczególnie w domowych tablicach) i punkty lutownicze pod kątem szortów.

Znalazłem wiele spodenek lutowniczych (bo oczywiście jestem kiepski w lutowaniu), ale także wiele miedzianych spodenek między śladami na samodzielnie wykonanych deskach.

Ta metoda nie trwa długo, ale nie pomoże ci znaleźć wszystkich możliwych błędów.

Jak wspomniałeś, cena nie stanowi problemu, powiedziałbym, że jest to kolejna godna metoda:

Jako inne prawdziwe zaawansowane technologicznie rozwiązanie, możesz użyć urządzenia rentgenowskiego. Dzięki temu masz nawet możliwość zobaczenia krótkich spodków, co jest szczególnie przydatne w przypadku układów BGA.

To by wyglądało mniej więcej tak:

Autor: X-Ray_Circuit_Board_Zoom.jpg: SecretDiscderivative work: Emdee (X-Ray_Circuit_Board_Zoom.jpg) [ CC BY-SA 3.0 lub GFDL ], za pośrednictwem Wikimedia Commons

Zdjęcia rentgenowskie mogą czasami być nieco mylące, ale przyzwyczajasz się do interpretowania tego, co widzisz, podobnie jak robi to lekarz.

Jeśli maszyny to obsługują, możesz także spojrzeć pod różnymi kątami i wykonać pełne skanowanie 3D, co jest dość imponujące, ale często nie jest konieczne.

Ponieważ jest to zdjęcie rentgenowskie, masz przed sobą całkiem sporo papierkowej roboty.

Inną metodą związaną z metodą spadku napięcia może być użycie miernika Milli-Ohm i zmierzenie wszystkich węzłów Vcc do GND w pobliżu układów.

Podczas gdy twój normalny miernik może odczytać 0 Ohm, Milli-Ohm-Meter może pokazywać wartość, węzeł o najmniejszym oporze byłby najbardziej interesujący.

Umieść w obwodzie papier termoczuły (np. Z paragonu zakupowego). Oto film na Youtube.

Power up. Czekać. Sprawdź przebarwienia. Oczywiście naprawdę solidne zwarcie ma napięcie zerowe w poprzek i nie wytworzy znaczącego ciepła. Ale większość wadliwych obwodów o dużym poborze prądu będzie miała wystarczającą rezystancję, aby można je było śledzić za pomocą ciepła innego niż tylko na regulatorze napięcia.

Wstrzyknij falę kwadratową i ustaw zakres (maleńki - oczywiście) dzwoniący od strony napędzanej, a następnie „przejdź” po ziemi lunety (i oczywiście sondy) wzdłuż każdej ścieżki (w kierunku każdego układu scalonego). Dzwonienie będzie się zmniejszać, dopóki nie dojdziesz do samego zwarcia (z powrotem zarówno uziemienia lunety, jak i końcówki sondy po obu jej stronach).

Twój problem jest wynikiem nadużyć w zarządzaniu ze strony twórców płytki drukowanej: nie udało im się zaprojektować testowalności. Jest to powszechny problem w automatycznej inżynierii testów.

Odpowiedzi powyżej przy użyciu obrazowania termicznego lub innego sposobu znalezienia gorącego układu są najlepszym wyborem. Należy jednak pamiętać, że jeśli układ jest absolutnie zwarty, nie rozproszy żadnej mocy i będzie wyglądał na chłodny, ponieważ Cała moc podgrzewa wewnętrzny opór zasilacza. W takim przypadku sonda prądowa pokazana w poprzedniej odpowiedzi może działać ... jeśli ślady na płytce drukowanej są wystarczająco duże i wystarczająco daleko, aby odizolować ich pola magnetyczne.

Niestety, jeśli masz nowoczesną płytkę drukowaną z 17 warstwami i super małe układy SMT, prawdopodobnie nie masz szczęścia. Analiza wsparcia logistycznego ogólnie określa takie urządzenia jako jednorazowe.

Witamy w świecie ATE.

To tylko eksperyment myślowy.

Wykorzystanie źródła prądu pulsującego przy około 1 kHz fali prostokątnej prądu stałego przy czasie narastania lub opadania około 0,9 µS: To wyda słyszalny dźwięk na początku zakresu częstotliwości standardowego odbiornika AM. Połączenie płaszczyzny uziemienia ścieżki zwarcia musi być co najwyżej rozróżnialne. Możesz dostosować długość anteny, aby dostosować czułość.

Pomysł pojawia się po obejrzeniu odpowiedzi na temat EMC: /electronics//a/30684/62403

Techniki polegające na wykrywaniu rozproszenia ciepła w krótkim czasie będą miały ograniczone zastosowanie, jeśli masz pakiety bga. Pakiet ukryje skrót. Ślad 10 mil jest dobry dla około 1/2 amp. Idź do 1 amp, a ryzykujesz stopieniem śladu (niekoniecznie śladu mocy, ale do czego jest on zwarty?). Odlutowałem układy pojedynczo, dopóki zwarcie nie zostanie wyeliminowane lub stanie się widoczne.

Inną opcją jest pomiar (bez przyłożonej mocy) omów na każdym układzie scalonym, między V ++ a GND. Zakładając, że jest krótki, omy będą niższe niż reszta. Użyłem tej techniki wcześniej do izolacji, ale nigdy nie przyznaję się do PCB. Jest to jednak jeszcze jedna dostępna opcja. Za pomocą tych cyfrowych mierników możesz tak dokładnie mierzyć omy. A gdzie omy są najniższe, tam, gdzie jest skrót.