相信修过很多电路板的朋友一定都遇到过公共电源短路的情况。大多数情况下,当你用万用表测试电路板的某个电源电压与地之间的电阻值时,显示很小,几十欧姆,几十欧姆,几十分之一欧姆,甚至0欧姆,可能比正常的电阻值小很多。但是有很多设备使用这个电源,都有可能短路。如何快速有效的定位短路的元器件?本文详细介绍了几种方法的操作方法,并分析了它们的优缺点。
首先要判断是否存在真正的短路。没有经验的朋友经常纠结于一个电路板上的一个电源电压点是否短路,因为不同电路板两端电阻值的范围是不确定的,有些电路板可能几百欧姆就短路了,而有些欧姆是正常的,这就需要我们一般测试一些电路板的电源端子与地之间的电阻来建立一些感性认识。一般来说,大部分没有大功率CPU芯片的电路板,电源端的电阻值都在几百欧姆以上,芯片越多的板,电阻值越小。比如CPU芯片的电源端电阻很小,甚至低于10ω。当然,如果你手头有相同的板子对比,就很容易判断是否有短路。
一、电源引脚切割方法
使用工具:斜口钳(用于插件)或热空气(用于补丁组件)。
这种方法只在极其简单的条件下使用。依次断开各个元件的电源引脚,然后测试正负电源之间的电阻值是否变大了很多。如果出现这种情况,您可以确定短路组件。但这完全取决于运气。运气不好会砍掉很多元件甚至最后一个,费时费力还会损坏好的元件。一般除非绝对必要,否则不应该使用,只适用于元器件较少的板卡。
二、电烧法
工具:可调电源,你的玉手(自然温度传感器)
这是第一种方法。你要准备一个电压电流可调,电压电流显示的电源。在确定了板上的额定电源电压(如5V电压)后,在电源未接负载的情况下,将可调电源调节到板的额定电源电压,将电流旋钮调节到较小的位置,然后将正负极加到电路板上。通电后,电压会因为短路而被拉低。此时不要调节电压旋钮,只需调节电流旋钮,慢慢增加电流。同时注意显示的电流和电压,计算电流和电压的乘积,就是电源电路板得到的功率。功率超过1W时(最多不超过2W),开始用手摸相应的元器件,摸哪个元器件特别烫(应该在60℃以上,40°就把这个元器件拆下来,然后测试板的电源端子的接地电阻,或者拆下电路板后测试元器件的电源引脚之间的电阻。整个电阻值前后变化明显。比如拆下元件后,电路板电阻从几欧姆变成了几百欧姆,就可以确定短路真的是这个元件引起的。
第三,阻抗法
使用工具:数字电桥或毫欧计
有一些短路,测试电源端子的电阻几乎为0欧姆。接上可调电源后,由于短路太厉害,即使电流调到可调电源的最大值,电压也不会上升,所以电压和电流的乘积(功率)自然也不会上去,元器件也不会有明显发热。而且因为连接可调电源和电路板的导线也有电阻,所以电流大,热量都在导线内部。在这种情况下,用电烧法无法准确判断短路点,可以用数字电桥或毫欧表来定位短路点。我们知道,电路板上元件的引脚是通过PCB的铜箔走线连接在一起的。铜箔迹线不是超导体,也有电阻值。比如PCB上的铜箔厚度为35μm,印刷线宽为1mm,那么每10mm长其电阻值约为5mω。这个电阻值不能用普通万用表测试,但可以用数字电桥或毫欧表的DCR(直流电阻)测试功能来测试。
假设电路板上有10个芯片。因为一个芯片严重短路,万用表测试VCC和GND之间只有0.2ω的电阻。且不说普通的廉价万用表无法显示0.2ω的精度,而且显示的电阻会随着万用表探针的接触程度而变化(接触电阻不稳定),所以万用表无法定位这个短路点,数字电桥或毫欧计可以感应到1ω的变化。我们只需要显示每个组件的VCC和GND引脚。
当然这种方法也有局限性,比如元器件太多,或者PCB中间层短路,很难消除。
四、恒流电压测量方法
使用工具:可调电源或专用恒流源。
这种方法本质上和数字电桥毫欧表一样,针对的是严重短路。该方法操作简单,成本低,更适用于芯片组件数量较多的情况。具体操作如下:将可调电源的电压调整到电路板元器件的额定电压以下,比如将可调电源空载时的输出设置为5V以下。首先把电流旋钮调到最小,然后短路输出。这时,恒流指示灯会亮起,然后慢慢增加电流以显示为定值,如1A。然后,不要再移动电流旋钮,并在电路板的VCC和GND之间加上电流。注意电压方向。接下来,我们可以直接测试电路板上元件的VCC和GND引脚的电压。如果一个元件真的短路了,这个元件的VCC和GND管脚的电压是最小的。元器件定位后,我们可以把这个元器件去掉,电路板短路就消失了,这样就完全可以确定短路是这个元器件引起的。
使用这种方法时要记住两点:1。连接电源后始终保持恒流指示灯亮;2.在比较每个元件的VCC引脚和GND引脚之间的电压时,不要调节电流旋钮。
五、磁场跟踪法
工具:短路故障跟踪器
根据安培定律,有电流的导线会产生磁场,电流越大,磁场越强。如果用磁场强度传感器(霍尔传感器)测量磁场强度,可以非接触式的感应某处是否短路。专用短路跟踪器一般都有这个功能。如果一个元件短路,大部分电流会流过这个元件,元件内部产生的磁场会更强。如果用霍尔探头检测匹配,声音频率由低到高,对应的磁场强度会由低到高,最后声音比较尖锐的地方就是短路点。
磁场跟踪法要注意两点:一是探头方位要不断变化,导线磁场垂直通过霍尔传感器时能检测到最大磁场;第二,这种方法不适合电路板上有磁性元件的情况,如电感、变压器、继电器等。,这些成分的磁性浓度会干扰检测器。
六、冷却剂快速冷却法
工具材料:用于电子元件故障检测的快速冷却剂
操作方法是按照电烧法给电路板通电,然后在疑似短路的地方喷制冷剂。如果某个部件短路发热,霜状制冷剂会迅速蒸发,呈现出与周围不同的颜色,这样就可以快速定位损坏的部件。这种方法在短路电阻很小时无能为力,因为对应的短路点耗电量太小,发热不明显。
七、热成像方法
工具:红外热像仪
红外热像仪通过感应物体各个部位发出的红外线,可以准确地检测出温度。电路板通电后,有短路发热的地方,对应的红外特征会更明显,消失图像的颜色会更突出,最高温度点和最低温度点都会被标注出来,非常方便检测短路。通过热像仪检测,二极管、电容、IC的故障定位非常准确,在我们的维修工作中取得了很大的成绩。缺点是目前高像素的红外热像仪价格昂贵。