Как я могу устранить неисправность активного короткого замыкания?

11

Каковы некоторые эффективные методы диагностики активного короткого замыкания? Под этим я подразумеваю короткое замыкание, которое проявляется только после включения печатной платы.

ТЛ; др

У меня есть дизайн в стадии прототипа. 17 из моих 20 досок работают отлично. Остальные 3 имеют короткое замыкание на шине 3.3 В. Это отображается только после включения платы. После удаления большинства компонентов на шине, я отследил его до Ethernet PHY. Если я снимаю микросхему, мой рельс становится твердым при 3,3 В. Когда я снова включил его (также попробовал 2 новые микросхемы), мой рельс снова перегружен, и он выпадает.

Я тщательно осмотрел и исследовал доску на наличие шорт, но не могу ее найти. Я снял почти все, что было с микросхемой (кристалл, последовательные резисторы, ферритовые шарики и т. Д.), Но все еще получаю такое же поведение. Я также пытался удерживать чип в перезагрузке, но это не помогает. Я поднял отдельные контакты на микросхеме (VDDIO), и это исправило это, но не предлагает реальной диагностики. Я начинаю задаваться вопросом, есть ли проблема с фабрикой PCB, но не полностью уверен, как это вызвало бы это. Они утверждают, что делают 100% E-тест. Любой совет будет оценен!

Кейн Андерсон
источник
1
Есть ли у вас доступ к прицелу от 1А до 1с? Что такое допуск на разрыв в DRC и является ли он актуальным? Был ли шанс повреждения от электростатического разряда и выстрелить по вине?
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
Да, у меня приличный размах. Я могу попробовать пульсирующую силу через него и посмотреть, чему я могу научиться. Что именно я ищу?
Кейн Андерсон
Это многослойная печатная плата с внутренними слоями? Содержит ли макет какие-либо проверочные метки для проверки правильности регистрации между слоями? У вас есть инфракрасная / тепловизионная камера? ... Если у вас отключены все микросхемы, и короткое замыкание сохраняется, можете ли вы подать действительно высокий ток через короткое замыкание и посмотреть, откуда выходит дым?
MarkU
Наши специалисты с начала 80-х годов всегда использовали микроомметр, чтобы подавать небольшое напряжение и следить за падением напряжения. Если на переходном самолете есть короткое замыкание, скажем,> 50 м Ом, оно может быть расплавлено с помощью разряда в крышке. с крышкой с аналогичным или намного более низким ESR и достаточной энергией сварки, но не слишком большой, чтобы распылять пустоту с металлической пылью в соединении. Избыточное тепло припоя часто может закрывать небольшие сквозные зазоры. Остерегайтесь касания корпуса порта касанием открытых переходных отверстий. 100% E test - платная услуга. Поэтому убедитесь, что это не ваша ошибка процесса.
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
2
Можете ли вы попробовать обмен PHY IC с рабочей доской, чтобы увидеть, что произойдет? Таким образом, в случае перехода ошибки между платами мы можем точно определить, что печатная плата может быть неисправна / повреждена микросхема. Какой король PHY вы используете? Соблюдаются ли все меры предосторожности при обращении со статическим электричеством?
Роберто Романо

Ответы:

9

Хотя я желаю вам удачи в работе с тепловизионной камерой, на самом деле я ожидаю, что камера покажет вам микросхему, на которую влияет короткое замыкание (Ethernet PHY?), А не само короткое замыкание. Вам бы очень повезло, потому что фактическое неисправное место имело более высокое сопротивление, чем внутренняя часть IC.

Если вы ничего не нашли с камерой, я бы тогда проверил непрерывность на шину GND / 3.3V на любом из выводов IC, которые на самом деле не подключены к GND / 3.3V. Сделайте это с проверенным диодом, так как прямое смещение достаточно близко к короткому замыканию.

Если получится отрицательное значение, я бы запитал печатную плату со снятой микросхемой и проверил напряжение на всех выводах (в идеале, сигнал при включении питания, но это может быть утомительно для большого количества выводов). Любое напряжение за пределами диапазона 0 ... VCC может привести к защелкиванию микросхемы, что обычно выглядит как короткое замыкание.

Наконец, я бы проверил, можно ли активно управлять всеми пэдами, соответствующими выходным контактам. Это можно сделать, соединив оптический прицел и генератор сигналов, выводя прямоугольную волну 0-3,3 В (чтобы вы увидели прямоугольную волну на оптическом прицеле), а затем подключив пробник к контактным площадкам. Исчезающая прямоугольная волна будет означать, что что-то еще пытается привести в движение подушку, которой также захочет управлять IC. Это может быть оправдано для выводов с открытым стоком и бидиром, но не для чистых выходов.

Дмитрий Григорьев
источник
1
Почему на IC влияет короткое замыкание на плате? Микросхема будет видеть по существу 0 вольт и даже не включится.
труба
3
@pipe Короткое замыкание может быть, например, между выводом, который IC пытается поднять высоко, и GND.
Дмитрий Григорьев
23

Это не всегда работает, но иногда вы можете отследить короткое замыкание с помощью тепловой камеры ... конечно, для этого вам нужна тепловая камера.

Просто включите плату и внимательно посмотрите через тепловизор, чтобы увидеть, действительно ли одна область платы сильно нагревается, это может помочь вам по крайней мере сузить область.

nonya_business
источник
3
Спасибо, я попробую. У меня есть доступ к одному.
Кейн Андерсон
1
Да, я собирался предложить тепловизор. У моей команды по надежности и анализу ошибок на работе есть такие, и это очень очевидно, когда что-то замыкается. На это тоже
приятно
2
Целесообразно использовать настольный блок питания, чтобы сбросить большой ток и найти горячую точку своими руками.
Уэсли Ли
8
Кроме того, можно использовать распыляемый изопропанол на подозрительных участках и искать быстро испаряющиеся пятна.
еще один пользователь
4
При создании прототипа рекомендуется использовать блок питания с регулируемым пределом тока. Установите предел довольно низким и проверьте с помощью тепловой камеры, увеличивая предел. Таким образом, вы можете обнаружить короткие замыкания, прежде чем они разрушат печатную плату или микросхемы.
Майкл
6

Или вы можете использовать технику «Тепловая камера Луи Россманна без тепловой камеры» - накройте плату IPA, пропустите питание через короткое замыкание - закороченная вещь нагревается, и спирт очень быстро испарится. Это делает действительно очевидным, что закорочено. Смотрите демонстрацию здесь: https://youtu.be/gRV0cmIj5Ks?t=236 - да, это довольно плохой пример, потому что в этом случае он находит короткое замыкание с тепловой камерой, но обычно он использует спиртовой метод, и это прекрасно работает.

Андрей
источник
5
Если он обычно использует алкогольный метод, не будет ли легко найти видео, где он это делает?
труба
3

Если вы не можете подать достаточный ток в рельсы, чтобы он был виден как тепло, вы можете попробовать использовать чувствительный измеритель напряжения.

Установите измеритель в диапазоне микровольт (мкВ), коснитесь одного датчика тем местом, откуда идет ток, а другим датчиком - тем местом, где вы подозреваете, что он может идти. Чем больше ток проходит по этому маршруту, тем большую разницу показывает метр.

Моя обычная техника - всегда держать один датчик на разъеме питания или выходном контакте регулятора напряжения и перемещать другой датчик, пока я не найду наибольшую разницу. Эта точка затем ближе всего к короткому замыканию.

Следы PCB имеют сопротивление около 1 миллиом на миллиметр, в зависимости от ширины хода (вы можете проверить с помощью калькулятора ). Таким образом, если возникает короткое замыкание, например, 100 мА, вы должны увидеть разницу в 1 мВ на каждые 10 миллиметров.

Вы также можете попытаться сделать это со стороны GND, что может помочь, если короткое замыкание происходит от вывода вывода IC на землю. Но если у платы хорошая плоскость GND, вы, вероятно, не увидите напряжения с малыми токами.

JPA
источник
2
Достаточно простого милливольтметра. Установите для источника питания ограничение по току в несколько (1-3) ампер. Подключите - измерителя к заземлению источника питания и наденьте датчик + на плоскость заземления и найдите максимальное напряжение. Затем подключите «+» к источнику питания VCC и наденьте датчик «-» на направляющие питания VCC и снова найдите максимальное напряжение. Ваша короткая позиция - это то место, где встречаются самые высокие напряжения, вы найдете его через 1-2 минуты. Вам может понадобиться лупа, чтобы увидеть тот тонкий олово, которое вызывает его, но недостаточно тонкий, чтобы прожечь на несколько ампер. Вот что произошло в моем случае. Удачи.
StessenJ
1

Хорошие варианты уже упоминались, но я бы добавил это. Отказ от ответственности : это больше подходит для шорт на трассе сигнала.

Застрял узел трассировщик

Искусство Электроники, стр. 276, обсуждается «индикатор залипания узла» - чувствительный микровольтметр, который вы используете при включении цепи и может указать вам, где находится короткое замыкание. Вы держите один из датчиков в фиксированном месте (например, рейку 3V3), а другой перемещаете вдоль следов печатной платы. Трассы, которые несут короткое замыкание, показывают измеримое падение напряжения, поэтому чем ближе к короткому замыканию, тем больше будет показание вольтметра.

Я никогда не создавал это, но это выглядит разумно (и Тони Э. также упоминает об этом). Но это действительно более полезно, когда следы печатной платы тонкие.

Исправление короткого

В случае, когда короткое замыкание находится внутри IC, обычно это неисправный IC, и я просто изменил бы его. Возможно, он был убит ОУР или каким-то другим способом.

Если она находится на печатной плате (а у вас не было электрических испытаний), мне нравится ее исправлять, помещая большой суперкап (2kF @ 2,7 В) на короткое замыкание, чтобы испарить маленькие усы, которые его вызвали. Когда-то у нас была партия печатных плат, изобилующая такими проблемами (из-за плохого преобразования в герберы, что делало их несовместимыми с DRC фабрики). Мы исправили кучу досок, у которых были такие усы, это было очень весело (хотя и вонючий) опыт :)

Если ваша электроника не погибнет от 2,7 В, вы можете использовать этот метод и на заполненной плате. Просто будьте осторожны с полярностью, иначе везде будет дым :)

anrieff
источник