題:
找到消耗太多電流的故障芯片
Eran
2017-07-28 21:52:20 UTC
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請注意,這是一個理論性問題-我無法顯示任何示意圖。我將顯示一些原理圖,但這將是實際電路的very簡化的版本,僅用於說明目的。

假設我有一個電壓轉換器,它將我的主電壓(來自電源)作為輸入並輸出一定的電壓,例如1.8V。 看起來像這樣:

schematic

模擬該電路 –使用 CircuitLab sup>

創建的示意圖

將我的電路連接到PS時,我注意到它消耗了太多電流(PS證明了這一點)。

由於我的電路中有多個電壓轉換器(此處未顯示),因此我檢查每個轉換器的每個輸出與地之間的電阻。我看到1.8V接地電阻幾乎為0歐姆。現在我知道故障是出在電壓轉換器中,還是其他一個(或多個)組件從1.8V供電。

我拆焊了圖中所示的電阻器,以使轉換器與其他組件斷開連接,並看到轉換器正常工作,但是從連接到所有這些組件的點檢查電阻仍然顯示為0歐姆。

我的問題是-您如何在不拆散每個可疑組件的情況下檢查哪個組件是故障組件?如圖所示,1.8V電源直接連接到組件,而沒有電阻/磁珠。

出於這個問題,假設我可以使用所需的任何設備(無論價格如何)。我不希望由於設備的可用性而限制解決方案。

謝謝!

我在放學後的第一份工作中就有一項技術,他有自己的特殊方式來找到這種短褲。同一部門的另一部分生產電鍍電源。這些在A的100s處輸出5V。他會將其中一個連接在有問題的網絡和地面之間。由此產生的煙孔讓您對短褲的位置非常了解。
不好但是很快速的解決方案,在沒有電流限制的情況下施加1.8 V電壓,然後看看有什麼東西消失了。
@winny,不,您應該將電壓設置為1.8V,並為電流設置一個小的限制。然後逐漸增加電流限制,直到開始發熱超過預期。
借用熱像儀?
您是否有一塊未安裝的電路板,以確保這不是電源平面短路或佈線缺陷?您是否還有其他板子可以正常工作,只有這個板子有故障?
@AliChen當然,其他板也可以工作,因此這不是設計問題。
@OlinLathrop我要問一個問題,我對這個問題有99%的肯定,但答案是“否”,但我想絕對確定。如果我確實施加了沒有電流限制的1.8V(或1-2安培的電流限制),那麼連接到1.8V的其他芯片(沒問題的芯片)是否也有可能燃燒?從理論上講,他們應該只汲取所需的電流,但仍然...
只是問一下。.您的BGA芯片尺寸是否很大,還是可以目視檢查所有跡線?我遇到過這樣一個案例:裝配時0402電阻器掉落並卡在球之間,所以X射線可以挽救。
為了發現故障,奧林和溫尼都擁有迅速的無液體解決方案,並且暗示沒有人事後對其進行修復,這暗示嗎?有效:) ...
通常,發生故障的組件會箝位電壓並保護良好的組件。順便說一句,有時會有不止一個組件。您可以更換一個有故障的組件,然後立即發現它又出現故障。原來,這是一個很好的問題,有幾個我以前不知道的答案。
當然,@AliChen,是理智的方法,也是我通常的做法,但這已被建議。我指的是計劃D。
@Eran我同意“ ...” ...我可以想像故障芯片會以從其他IC吸收過多電流或使其超出安全工作條件的方式發生故障。
@AliChen的某些芯片是BGA。因此,在提出您的評論之前,我曾問過這個問題-恐怕通過實施建議的解決方案(施加大電流限制的電壓),我會燒壞BGA。無論如何,您用電阻器說的話-聽起來有些可笑:)甚至都沒有想到會發生這種情況。
如果每個芯片的Vcc線路中都有一個串聯電阻,則向DVM檢查是否有異常的高壓降會迅速使必須移除的吹斷芯片變小。我選擇在正常運行下浪費約50mV的電阻值。
請注意,我在便宜的PCB上看到過通孔的0.1uF陶瓷帽短路了-它並不總是IC。使用毫伏刻度的靈敏萬用表對其進行定位,並對其進行探測以獲取最低讀數。
@rdtsc這些電容是旁路電容嗎?如果是這樣的話,您怎麼知道像您那樣對它們進行探測來確定電容器是否有故障?我的意思是,如果我們假設每個IC至少有一個旁路電容,那麼探測它們是否不會(或可能表明)該IC有故障?
它可能。我想旁路蓋帽失敗的情況很少見,但有可能發生。它是電源最低的設備,讀數最低。由於電容和IC兩端的毫伏完全相等,因此指出電容是問題所在,而不是IC。
十四 答案:
Ale..chenski
2017-07-28 21:59:11 UTC
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在這種情況下,熱成像儀非常有用。這些天它們並不昂貴。如果您沒有,則可以用裸露的手指代替傳感器。

添加:還有用於不同溫度範圍的 Thermochromic塗料,可用於識別熱點。

謝謝您,@Ali Chen。我實際上使用了一個,想想我應該在帖子中提到它。它確實有很大幫助,但是這個問題的重點是看是否還有我沒有想到的其他方法。
我以前在日常工作中看不到熱像儀的可用性,直到獲得一台。它是我在示波器之後第二大使用過的設備。
但是請注意,在未準備好的板上進行熱成像可能會產生誤導,因為反射部件會比實際顯示的溫度高得多。
實際上,@Grebu,卻恰恰相反-金屬光澤的零件看上去比它們冷得多,因為它們的發射率比典型的黑體要低得多。
@AliChen:是的,發射率降低了。我忘記了。但它們也可以反映其他來源:http://thermal-imaging-blog.com/index.php/2010/03/01/reflected-background-and-its-potential-impact-on-a-good-thermal-圖片/
@Eran,實際上,如果您有足夠的空頭,我會贊成Spehro Pefhany方法。您將需要在1.8V平面上施加合理的電流。電壓在每個點將接近零,但不完全為零。您將需要一個好的直流毫伏表,然後在整個電路板上繪製一張分辨率為u伏的電壓圖。對地平面進行類似的映射。在這種情況下,您可能能夠找到短路線,其中Vcc最低,Gnd最高。
由於我們希望將身體用作溫度傳感器,因此請使用嘴唇而不是手指,因為它們對溫度更敏感。我用這種方法成功地找到了四個中最強大的LED,它將絕對為您工作。(此外,這是您的同事會講的一個好故事,我仍然因為接吻電子元件而笑...)
手指探針FTW!
Transistor
2017-07-28 22:06:59 UTC
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您可以使用PCB電流探頭。搜索顯示以下內容。

enter image description here

圖1.一個 TTi電流探頭

將探頭固定在被檢查的PCB跡線上,可以在示波器上監視輸出,並且在萬用表上可以監視直流。

enter image description here

圖2.探頭。

我以前從未聽說過“磁通門磁力計”,而且我懷疑它們是否會透露太多細節。好的舊維基百科說以下話:

磁通門磁力計由一個小的,易磁化的磁芯組成,該磁芯被兩個線圈包裹。交流電通過一個線圈,通過磁飽和的交流循環驅動鐵心;即,已磁化,未磁化,反向磁化,未磁化,磁化等。這種不斷變化的磁場在第二線圈中感應出電流,並且該輸出電流由檢測器測量。在磁性中性背景下,輸入和輸出電流匹配。然而,當芯暴露於背景場時,與該場對準更容易飽和,而相對於該場則不易飽和。因此,交變磁場和感應的輸出電流與輸入電流不同步。這種情況的程度取決於背景磁場的強度。通常,輸出線圈中的電流被積分,產生與磁場成比例的輸出模擬電壓。來源:磁力計

您可以使用連接到普通10:1示波器探頭尖端的小型電感器來簡化AC用的粗製PCB電流探頭。在具有氣隙的鐵氧體磁芯上(最好是碳纖芯)使用小型SMT電感器。一些示例:https://www.digikey.de/product-detail/zh/wurth-electronics-inc/74477420/732-1278-2-ND/1638683?cur=EUR&lang=en
將細實線焊接到電感器上,然後將它們包裹在示波器探頭的尖端和GND套管上。將幾伏的矩形信號饋入PCB的電源,並跟隨電流。
哇。我不知道這個存在。
Spehro Pefhany
2017-07-28 22:17:55 UTC
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假設電源消耗大電流(例如數百mA),則可以使用電壓表在其最敏感的範圍內跟踪電源電壓梯度。當您在網絡(或平面)上找到最小值時,您會在地面網絡上找到匯(Vcc)或最大值。

那種最速下降優化算法的手動實現。

抱歉,除了第一句話,我還真不明白你想說什麼。您能否給出更詳盡的解釋?例如,哪個指向探測(如果有)?
假設您在調節器輸出附近放置了一個探針(例如在輸出濾波電容器處)。最低的是芯片的Vcc引腳。如果有多個領帶,則該組中最接近的一個是罪魁禍首。
因此,實際上我是根據穩壓器的輸出來測量輸入電壓的嗎?
您應該只看到從穩壓器輸出到芯片的小幅下降。通常為毫伏,但是在一個良好的萬用表上,它的計數很多。
@Eran一個電壓表探針可能連接到U1的** 1.8V_out **。另一個電壓表探頭進入U2的** P1 **輸入。如果大電流沿該路徑流動,則電壓表將顯示許多mV。然後嘗試探查U3的** P1 **輸入。...然後U4的** P1 **輸入...然後U5的** P1 **輸入。在印刷電路板上,如果直流電流相當大,則可以沿一條路徑使用彼此非常接近(也許相隔幾厘米)的探針進行探測。
憑藉數百mA和1.8 V的電源,小型SMT IC會發光並冒煙,恐怕:-)無需工具:-)
@Chen要查找出現短路的故障芯片,請使用限制為(例如)1.8V但又受電流限制的電源-故障芯片將使電源下降。一個工作正常的芯片在1.8V電壓下很容易汲取數百mA的電流,這小於1W,對於那麼大的芯片來說,並不是那麼多。
我也不知道這種技術。真是個好問題。
根據電源平面的佈局,最好檢查接地電壓而不是電源電壓。將儀表接地線連接到電源接地線,並檢查接地電位的mV升高。地平面通常非常連續,因此對電流沒有佈局限制。
bobflux
2017-07-29 01:00:14 UTC
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貧民窟FLIR:

在板上噴一些低沸點液體(如助焊劑)。看看它在哪裡沸騰。

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

帶有紅外濾鏡的網絡攝像頭也能很好地工作。
數字溫度計或萬用表溫度探頭有人嗎?
除非您有一個非常不尋常的網絡攝像頭,否則@winny,只會拾取即將散發出魔力的東西。
@winny您不是用紅外濾光片_removed_嗎?
@AdamEberbach是,已移除紅外濾鏡。如果您可以使用一塊伍茲玻璃來濾除可見光,效果會更好,但僅用黑色將攝像機的感光度設置為最大,我的效果就很好。如今,網絡攝像頭的品牌和型號回溯到了一個令人頭疼的地方,足以使工廠無法使用紅外濾光片。在Mark,您的里程可能會有所不同,但是在使用攝像頭之前,我獲得了巨大的成功,直到我們負擔得起真正的紅外攝像頭為止。
Jason Han
2017-07-29 06:02:34 UTC
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我從Youtube學習最快,最便宜的方式。

打開您的電路板,倒入一些酒精。看看哪個區域先變乾。

Youtube鏈接: https://www.youtube.com/user/rossmanngroup

太棒了。不會造成任何損壞(什麼都不會爆炸或什麼)?您可以提供YouTube視頻的鏈接嗎?
@eran搜索Louis Rossmann視頻。他經常使用。
添加了鏈接。乾杯。
我可以擔保這種方法。只需確保您的酒精含量為99%或更高(即純淨)即可。但是,這取決於。您可能會擺脫91%。
但是首先要進行一次指尖測試,請在大約15:01'查看https://www.youtube.com/watch?v=t5fICjcaJ3E。實際上,youtube情況很簡單:0.6V表示某些半導體器件存在故障,而不是硬焊橋。
是的,我看到了。他剛倒了另一個視頻。哈哈
@pandalion98當地一般商店提供的用於燃燒/清潔目的的乙醇往往效果很好。
Floris
2017-07-29 21:39:18 UTC
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為此而噴。

Google“冷噴電子產品”,您會發現很多熱門內容,例如

將東西撒在上面,觀察它消失得最快的地方。那就是產生熱量的地方-ergo吸收了太多電流。

這些東西還有其他故障排除用途-在任何設備精良的電子實驗室中都應該是標準配置。

我在YouTube上找到了一個視頻,其中演示了這種方法。它的移動速度相當緩慢,但是卻給出了一個主意-在大約4分鐘內發現了一個短距離。順便說一句,他們使用了噴粉噴霧,罐頭朝下放置-比購買冷凍噴霧更容易。

+1,這是一個非常節省成本的想法。結果可能取決於電源軌拓撲/路由,但值得嘗試。
Peter Green
2017-07-29 03:08:59 UTC
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因此,您有一條很難接地的導軌。以我的經驗,這通常是焊接問題。

我的技術是將有問題的導軌掛到台式PSU上。將電壓限制設置為電源軌的正常工作電壓,並將電流限制設置為約1安培。電流是一個折衷的東西,太低了,電壓降將很難測量,太高了,您有燒掉東西的風險。對於大多數主板而言,1安培似乎是一個合理的折衷方案。

然後,我在敏感電壓範圍內使用萬用表來跟踪電路板上的電流。

因此,您建議使用@SpehroPefhany's方法,但建議從電源而不是提供它的電壓轉換器連接1.8V?
是的,台式電源供應器會無限期地將用戶指定的電流驅動到短路狀態。大多數車載電壓轉換器不會。
+1。OP問題的標題具有誤導性,將注意力集中在問題的散熱方面,而對焊橋或完全短路的組件的關注則較少,這可能並不會耗散太多(這是我可能不正確答案的弱辯解:-()
Arsenal
2017-07-31 20:07:26 UTC
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您沒有特別提到可以排除走線或可見焊點。因此,我要做的第一件事就是用顯微鏡檢查一下跡線(尤其是在自製板上)和短路點。

我發現很多焊錫短路(因為我顯然不擅長焊接),但在自製電路板上的跡線之間也發現了很多銅短路。

此方法不會花費很長時間,但不會幫助您發現所有可能的故障。


正如您提到的價格不是問題,我想這是另一種值得的方法:

作為另一個真正的高科技解決方案,您可以使用X射線機。這樣,您甚至有可能看到芯片下的短路,這對於BGA芯片尤其有用。

所以看起來像這樣: PCB X-Ray image

通過X-Ray_Circuit_Board_Zoom.jpg:SecretDisc衍生作品:Emdee(X-Ray_Circuit_Board_Zoom.jpg)[ CC BY-SA 3.0 GFDL],通過Wikimedia公地

X射線圖像有時可能會誤導您,但是您會習慣於解釋所見,就像醫生一樣。

如果機器支持它,您還可以從不同角度觀察並進行完整的3D掃描,這雖然令人印象深刻,但通常不是必需的。

作為X射線,您需要先準備好很多文書工作。


與壓降方法有關的另一種方法可能是使用Milli-Ohm-Meter並測量芯片附近的所有Vcc至GND節點。

雖然普通儀表的讀數可能為0歐姆,但Milli-Ohm-Meter可能會顯示一個值,但電阻最小的節點將是最有趣的。

@Mast問題明確提出了對資源的限制。
是的,確實很明確。我的錯 :-)
user158361
2017-07-29 16:09:45 UTC
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在電路上放一些熱敏紙(如購物收據上的紙)。這是一個Youtube視頻。

加電。等待。檢查是否變色。當然,真正的固態短路兩端的電壓為零,並且不會產生大量熱量。但是,大多數具有大電流消耗的故障電路將具有足夠的電阻,可以通過熱量進行跟踪,而不僅僅是在穩壓器上。

Robin Pain
2017-07-31 01:30:50 UTC
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注入一個方波,然後在被驅動端對示波器(顯然是微小的)振鈴,然後沿著每條路徑(朝向每個IC)“行走”示波器的地球(當然還有探頭)。振鈴會減弱,直到您到達短路本身為止(示波器的接地迴路和探頭尖端都位於其任一側)。

richard1941
2017-08-04 20:50:41 UTC
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您的問題是電路板創建者管理不當的結果:他們沒有設計可測性。這是自動測試工程中的常見問題。

以上使用熱成像或其他方法找到熱芯片的答案是您最好的選擇。但是請注意,如果芯片絕對短路,則不會耗散任何功率,並且會顯得涼爽,因為所有功率都在加熱電源的內部電阻。在這種情況下,如果您的電路板走線足夠大且間隔足夠遠以隔離其磁場,則上一個答案中顯示的電流探針可能會起作用。

A,如果您有17層的現代電路板和超小型SMT芯片,則可能不走運。物流支持分析通常將此類設備指定為一次性設備。

歡迎來到ATE世界。

+1表示未能實施DFT,並且表示“一次性”。OP可能比整個電路板的成本浪費更多的工程時間。
Ayhan
2017-07-30 19:08:27 UTC
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這只是一個思想實驗。

使用在大約0.9 µS上升或下降時間以大約1 kHz直流方波脈衝的電流源:這將在標準AM接收機的頻率範圍開始時發出可聽見的聲音。故障路徑的接地平面結點必須最多可區分。您可以調整天線長度以調整靈敏度。

看到有關EMC的以下答案後,我有了主意: https://electronics.stackexchange.com/a/30684/62403

Andy Fawcett
2017-07-31 01:53:53 UTC
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當您擁有bga封裝時,依靠檢測短時散發的熱量的技術將用途有限。該包裝將隱藏短褲。10 mil的走線大約適用於1/2A。上升到1安培,您可能會熔斷走線(不一定是電源走線,但短路會導致什麼?)。我會一次將芯片拆焊,直到消除短路現像或使短路現像變得明顯。

Tim Spriggs
2017-08-02 01:13:17 UTC
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另一種選擇是在V ++ & GND之間測量(不施加功率)每個IC的歐姆。假設短路,則歐姆將低於其餘的。在隔離之前,我曾使用過這種技術,但我從未承認過在PCB上。儘管如此,它還是一個可用的選項。使用這些數字儀表,您可以如此精確地測量歐姆。歐姆最低的地方是短路。

各種IC的所有V ++已連接;這將需要破壞性破壞電路板走線。


該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 3.0許可。
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