Jakie są skuteczne metody diagnozowania aktywnego zwarcia? Rozumiem przez to zwarcie, które pojawia się dopiero po włączeniu płytki drukowanej.

tl; dr

Mam projekt w fazie prototypu. 17 z moich 20 tablic działa świetnie. Pozostałe 3 mają zwarcie na szynie 3,3 V. To pokazuje się dopiero po włączeniu płyty. Po usunięciu większości elementów szyny wyśledziłem go do sieci Ethernet PHY. Jeśli zdejmę układ scalony, moja szyna będzie solidna przy napięciu 3,3 V. Kiedy ponownie go włączyłem (wypróbowałem również 2 nowe układy scalone), moja szyna jest ponownie przeciążona i spada.

Dokładnie sprawdziłem wzrokowo i zbadałem tablicę pod kątem szortów, ale nie mogę jej znaleźć. Podniosłem prawie wszystko z układu scalonego (kryształ, rezystory szeregowe, koraliki ferrytowe itp.), Ale nadal zachowuję się tak samo. Próbowałem też trzymać układ w resecie, ale to nie pomaga. Podniosłem pojedyncze piny na IC (VDDIO) i to naprawiło, ale nie oferuje prawdziwej diagnozy. Zaczynam się zastanawiać, czy jest jakiś problem z fab fab PCB, ale nie jestem całkowicie pewien, jak to by to spowodowało. Twierdzą, że wykonują test 100% E. Wszelkie porady będą mile widziane!

Chociaż życzę powodzenia w pracy z kamerą termiczną, w rzeczywistości spodziewałbym się, że kamera pokaże układ scalony dotknięty zwarciem (Ethernet PHY?), A nie sam zwarcie. Trzeba mieć dużo szczęścia, aby rzeczywiście wadliwe miejsce miało większy opór niż elementy wewnętrzne IC.

Jeśli nic nie znajdziesz w kamerze, sprawdziłbym ciągłość na szynie GND / 3.3V na dowolnym z pinów IC, które tak naprawdę nie są podłączone do GND / 3.3V. Zrób to z testowaną diodą, ponieważ styk skierowany do przodu jest wystarczająco blisko zwarcia.

Jeśli okaże się, że jest ujemny, zasiliłbym płytkę drukowaną z usuniętym układem scalonym i sprawdziłby napięcie na wszystkich pinach (idealnie, przebieg fali rozruchowej, ale może być uciążliwy dla dużej liczby pinów). Każde napięcie poza zakresem 0 ... VCC może potencjalnie spowodować zatrzaśnięcie układu scalonego, co zwykle wygląda jak zwarcie.

Na koniec sprawdziłbym, czy wszystkie pady odpowiadające pinom wyjściowym mogą być aktywnie napędzane. Można to zrobić, łącząc lunetę i generator sygnału razem wytwarzając falę kwadratową 0-3.3V (tak, aby zobaczyć falę kwadratową na lunecie), a następnie podłączając sondę do padów. Znikająca fala prostokątna oznaczałaby, że coś innego próbuje sterować padem, którym IC również chce się kierować. Można to uzasadnić dla pinów typu open-drain i bidir, ale nie dla czystych wyników.

To nie zawsze działa, ale czasami możesz wyśledzić krótki za pomocą kamery termowizyjnej ... oczywiście musisz mieć kamerę termiczną, aby to zrobić.

Po prostu włącz tablicę i obserwuj bardzo dokładnie kamerę termowizyjną, aby zobaczyć, czy jeden obszar tablicy naprawdę się nagrzewa, może to pomóc przynajmniej w zawężeniu obszaru.

Możesz też zastosować technikę „Kamera termowizyjna Louis Rossmann bez kamery termowizyjnej” - przykryj płytkę IPA, przeprowadź zasilanie przez zwarcie - zwarcie nagrzewa się, a alkohol bardzo szybko odparowuje. To naprawdę pokazuje, co jest zwarte. Zobacz demo tutaj: https://youtu.be/gRV0cmIj5Ks?t=236 - tak, to trochę zły przykład, ponieważ w tym przypadku znajduje skrót do kamery termowizyjnej, ale zwykle używa metody alkoholowej, i to działa świetnie.

Jeśli nie możesz włożyć wystarczającej ilości prądu do szyn, aby był widoczny jako ciepło, możesz spróbować użyć czułego miernika napięcia.

Ustaw miernik w zakresie mikrowoltów (µV), dotknij jednej sondy, skąd płynie prąd, a drugiej sondy tam, gdzie podejrzewasz, że może płynąć. Im więcej prądu płynie tą trasą, tym większa różnica pokaże miernik.

Moją zwykłą techniką jest utrzymywanie jednej sondy zawsze na złączu zasilania lub styku wyjściowym regulatora napięcia i przesuwanie drugiej sondy, aż znajdę najwyższą różnicę. Ten punkt jest następnie najbliższy zwarciu.

Ślady PCB mają oporność około 1 miliohm na milimetr, w zależności od szerokości oczywiście (można to sprawdzić za pomocą kalkulatora ). Tak więc jeśli zwarcie pobiera np. 100mA, powinieneś zobaczyć różnicę 1mV na każde 10 milimetrów.

Możesz także spróbować to zrobić od strony GND, co może pomóc, jeśli zwarcie jest między stykiem wyjściowym układu scalonego a masą. Ale jeśli płyta ma dobrą płaszczyznę GND, prawdopodobnie nie zobaczysz napięcia o małych prądach.

Dobre opcje są już wspomniane, ale dodam to. Zastrzeżenie : bardziej nadaje się do spodenek na śladach sygnału.

Utknął znacznik węzła

The Art of Electronics, str. 276, omawia „zablokowany znacznik węzła” - wrażliwy mikrowoltomierz, którego używasz, gdy obwód jest zasilany, i może wskazywać, gdzie jest zwarcie. Trzymasz jedną z sond w ustalonym miejscu (np. Szynę 3V3), a drugą poruszasz się wzdłuż śladów płytki drukowanej. Ślady przenoszące zwarcie wykazują mierzalny spadek napięcia, więc im bliżej zwarcia, tym większy będzie wyświetlacz woltomierza.

Nigdy tego nie budowałem, ale wygląda to rozsądnie (o czym wspomina Tony EE). Ale to jest naprawdę bardziej przydatne, gdy ślady PCB są cienkie.

Naprawa zwarcia

W przypadku, gdy zwarcie znajduje się w układzie scalonym, zwykle jest to uszkodzony układ scalony i po prostu go zmieniam. Być może został zabity przez ESD lub w wyniku nadużycia.

Jeśli jest na płytce drukowanej (a ty nie miałeś testu elektrycznego), lubię je naprawiać, umieszczając dużą superkapkę (2kF@2,7 V) w poprzek zwarcia, aby odparować małe wąsy, które ją spowodowały. Kiedyś mieliśmy partię PCB zaśmieconą takimi problemami (z powodu złej konwersji na gerbera, co spowodowało, że nie były one zgodne z DRC fab). Naprawiliśmy kilka desek, które miały takie wąsy, było to całkowicie zabawne (choć śmierdzące) doświadczenie :)

Jeśli Twoja elektronika nie zostanie zabita przez 2,7 V, możesz użyć tej metody również na zaludnionej tablicy. Uważaj tylko na polaryzację, bo wszędzie będzie dym :)