Apa saja metode yang efektif untuk mendiagnosis korsleting aktif? Maksud saya ini hubungan pendek yang muncul hanya setelah PCB dinyalakan.

tl; dr

Saya memiliki desain dalam fase prototipe. 17 dari 20 papan saya berfungsi dengan baik. 3 lainnya semua memiliki hubungan pendek pada rel 3.3V. Ini hanya muncul setelah papan dinyalakan. Setelah melepaskan sebagian besar komponen pada rel, saya melacaknya ke Ethernet PHY. Jika saya mengangkat IC, rel saya kokoh di 3.3V. Ketika saya memasangnya kembali (juga mencoba 2 IC baru), rel saya kelebihan beban lagi dan terjatuh.

Saya telah benar-benar memeriksa secara visual, dan memeriksa papan untuk celana pendek, tetapi tidak dapat menemukannya. Saya telah mengangkat hampir semua yang ada di sekitar IC (kristal, resistor seri, manik-manik ferit, dll.) Tetapi masih mendapatkan perilaku yang sama. Saya juga mencoba memegang chip di reset, tetapi itu tidak membantu. Saya mengangkat pin individu pada IC (VDDIO) dan memperbaikinya, tetapi tidak menawarkan diagnosis nyata. Saya mulai bertanya-tanya apakah ada masalah dengan PCB luar biasa, tetapi tidak sepenuhnya yakin bagaimana ini akan menyebabkan ini. Mereka mengklaim melakukan 100% E-test. Saran apa pun akan dihargai!

Meskipun saya berharap Anda beruntung dengan upaya kamera termal Anda, saya benar-benar berharap bahwa kamera akan menunjukkan kepada Anda IC yang dipengaruhi oleh short (Ethernet PHY?), Bukan short itu sendiri. Anda harus cukup beruntung karena tempat yang salah sebenarnya memiliki resistensi yang lebih tinggi daripada internal IC.

Jika Anda tidak menemukan apa pun dengan kamera, maka saya akan memeriksa kontinuitas ke rel GND / 3.3V pada salah satu pin IC yang sebenarnya tidak terhubung ke GND / 3.3V. Lakukan dengan dioda yang telah diuji, karena persimpangan bias maju cukup dekat dengan pendek.

Jika hasilnya negatif, saya akan memberi daya pada PCB dengan IC yang dilepas dan memeriksa tegangan pada semua pin (idealnya, bentuk gelombang power-up tetapi mungkin membosankan untuk sejumlah besar pin). Setiap tegangan di luar kisaran 0..VCC berpotensi menyebabkan IC terkunci, suatu kondisi yang biasanya terlihat pendek.

Akhirnya, saya akan memeriksa apakah semua bantalan yang sesuai dengan pin keluaran dapat digerakkan secara aktif. Ini dapat dilakukan dengan menghubungkan lingkup dan generator sinyal bersama-sama menghasilkan gelombang persegi 0-3.3V (sehingga Anda melihat gelombang persegi pada ruang lingkup), kemudian menghubungkan probe ke bantalan. Gelombang persegi yang menghilang akan berarti bahwa ada hal lain yang mencoba untuk mendorong pad yang ingin dikemudikan IC juga. Ini dapat dibenarkan untuk pin drain-terbuka dan bidir, tetapi tidak untuk output murni.

Ini tidak akan selalu berhasil, tetapi kadang-kadang Anda dapat melacak pendek dengan kamera termal ... tentu saja Anda harus memiliki kamera termal untuk melakukan itu.

Cukup daya papan atas dan tonton dengan sangat teliti melalui kamera termal untuk melihat apakah satu area papan menjadi sangat panas, ini bisa membantu Anda mempersempit area setidaknya.

Atau Anda dapat menggunakan teknik "Kamera Thermal Louis Rossmann tanpa kamera termal" - tutupi papan dengan IPA, jalankan daya melalui arus pendek - benda yang korslet memanas, dan alkohol akan menguap dengan sangat cepat. Itu membuatnya sangat jelas apa yang singkat. Lihat demo di sini: https://youtu.be/gRV0cmIj5Ks?t=236 - yeah, ini semacam contoh yang buruk, karena ia menemukan kekurangan dengan kamera termal dalam kasus ini, tetapi ia biasanya menggunakan metode alkohol, dan itu bekerja dengan baik.

Jika Anda tidak dapat mengalirkan arus yang cukup ke dalam rel agar terlihat seperti panas, Anda dapat mencoba menggunakan pengukur tegangan yang sensitif.

Letakkan meteran dalam kisaran microvolt (µV), sentuh satu probe ke tempat asal arus, dan probe lainnya ke tempat yang Anda duga akan tuju. Semakin banyak arus yang melewati rute itu, semakin tinggi perbedaan yang akan ditunjukkan oleh meter.

Teknik yang biasa saya lakukan adalah menjaga satu probe selalu di konektor daya atau pin output regulator tegangan, dan memindahkan probe lainnya sampai saya menemukan perbedaan tertinggi. Titik ini kemudian paling dekat dengan hubungan arus pendek.

Jejak PCB memiliki ketahanan sekitar 1 miliohm per milimeter, tergantung lebar tentu saja (Anda dapat memeriksa dengan kalkulator ). Jadi, jika hubungan arus pendek menggambarkan misalnya 100mA, Anda akan melihat perbedaan 1mV per setiap 10 milimeter.

Anda juga dapat mencoba melakukan ini dari sisi GND, yang dapat membantu jika korsleting dari pin output IC ke ground. Tetapi jika papan memiliki pesawat GND yang bagus, Anda mungkin tidak akan melihat tegangan dengan arus kecil.

Opsi yang baik sudah disebutkan, tetapi saya akan menambahkan ini. Penafian : lebih cocok untuk celana pendek pada jejak sinyal.

Terjebak pelacak simpul

Seni Elektronik, hal. 276, membahas "pelacak simpul macet" - sebuah microvoltmeter yang sensitif, yang Anda gunakan saat rangkaian dinyalakan, dan dapat mengarahkan Anda ke tempat yang kekurangannya. Anda menyimpan salah satu probe di lokasi tetap (mis. Rel 3V3), yang lainnya Anda pindahkan di sepanjang jejak PCB. Jejak yang membawa short menunjukkan penurunan voltase yang dapat diukur, sehingga semakin dekat Anda dengan short, semakin besar tampilan pada voltmeter.

Saya tidak pernah membuat ini, tetapi terlihat masuk akal (dan Tony EE juga menyebutkannya). Tapi ini benar-benar lebih berguna ketika jejak PCB yang dimaksud tipis.

Memperbaiki singkat

Dalam kasus ketika short berada dalam IC, biasanya IC rusak dan saya baru saja mengubahnya. Mungkin dibunuh oleh ESD atau semacam pelecehan.

Jika ada di PCB (dan Anda tidak memiliki tes listrik), saya senang memperbaikinya dengan menempatkan supercap besar (2kF@2.7V) pada short untuk menguapkan kumis kecil yang menyebabkannya. Setelah kami memiliki batch PCB penuh dengan masalah seperti ini (karena konversi yang buruk ke gerbers, yang membuat mereka tidak mematuhi DRC fab). Kami memperbaiki banyak papan yang memiliki kumis seperti ini, itu benar-benar pengalaman yang menyenangkan (walaupun bau) :)

Jika elektronik Anda tidak akan terbunuh oleh 2.7V, Anda dapat menggunakan metode ini pada papan yang dihuni juga. Berhati-hatilah dengan polaritas, jika tidak akan ada asap di mana-mana :)