¿Cómo puedo solucionar un cortocircuito activo?

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¿Cuáles son algunos métodos efectivos para diagnosticar un cortocircuito activo? Con esto me refiero a un cortocircuito que se presenta solo después de encender una PCB.

tl;dr

Tengo un diseño en la fase de prototipo. 17 de mis 20 tableros funcionan muy bien. Los otros 3 tienen un cortocircuito en un riel de 3.3V. Esto solo aparece después de que se enciende la placa. Después de quitar la mayoría de los componentes en el riel, lo localicé en un Ethernet PHY. Si levanto el IC, mi riel es sólido como una roca a 3.3V. Cuando lo puse de nuevo (también probé 2 ICs nuevos), mi carril se sobrecarga de nuevo y se cae.

He inspeccionado a fondo, y he examinado el tablero en busca de pantalones cortos, pero no puedo encontrar uno. He levantado prácticamente todo lo que rodea el IC (cristal, resistencias en serie, cuentas de ferrita, etc.) pero sigo teniendo el mismo comportamiento. También he intentado mantener el chip en reinicio, pero eso no ayuda.  Levanté pines individuales en el IC (VDDIO) y eso lo arregló, pero no ofrece un diagnóstico real. Estoy empezando a preguntarme si hay un problema con la PCB fab, pero no estoy totalmente seguro de cómo causaría esto. Afirman hacer el 100% de E-test. Cualquier consejo será apreciado!

    
pregunta Kane Anderson

5 respuestas

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No siempre funcionará, pero a veces puedes localizar un corto con una cámara térmica ... por supuesto, debes tener una cámara térmica para hacer eso.

Simplemente encienda el tablero y observe muy de cerca a través de la cámara térmica para ver si un área del tablero se calienta mucho, podría ayudarlo a reducir el área por lo menos.

    
respondido por el nonya_business
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Si bien le deseo la mejor de las suertes con su esfuerzo con la cámara térmica, espero que la cámara le muestre el IC afectado por el corto (¿el Ethernet PHY?), no el corto en sí mismo. Tendrías que ser bastante afortunado para que el punto defectuoso real tenga mayor resistencia que las partes internas de un IC.

Si no encuentra nada con la cámara, verificaría la continuidad del riel GND / 3.3V en cualquiera de los pines del IC que no están realmente conectados a GND / 3.3V. Hágalo con un diodo probado, ya que una unión con polarización directa está lo suficientemente cerca como para ser corta.

Si eso sale negativo, encendería la PCB con el IC retirado y verificaría el voltaje en todos los pines (idealmente, una forma de onda de encendido, pero puede ser tedioso para una gran cantidad de pines). Cualquier voltaje fuera del rango de 0..VCC podría hacer que el IC se trabe, una condición que generalmente parece un cortocircuito.

Finalmente, verificaría si todas las almohadillas correspondientes a los pines de salida se pueden controlar activamente. Esto se puede hacer conectando un alcance y un generador de señales que generen una onda cuadrada de 0-3.3V (para que pueda ver la onda cuadrada en el alcance) y luego conecte la sonda a las almohadillas. Una onda cuadrada que desaparece significaría que otra cosa está tratando de impulsar el pad que el IC también querrá manejar. Esto se puede justificar para pines de drenaje abierto y bidir, pero no para salidas puras.

    
respondido por el Dmitry Grigoryev
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O puede usar la técnica de "Cámara térmica Louis Rossmann sin cámara térmica": cubra el tablero con IPA, ejecute la energía a través del cortocircuito: lo que está en corto se calienta y el alcohol se evaporará muy rápido. Eso hace que sea realmente obvio lo que está en cortocircuito. Vea la demostración aquí: enlace - sí, es un mal ejemplo, porque encuentra el corto con la cámara térmica en este caso, pero por lo general usa el método del alcohol, y funciona muy bien.

    
respondido por el Andrew
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Si no puede poner suficiente corriente en los rieles para ser visible como calor, puede intentar usar un medidor de voltaje sensible.

Coloque el medidor en el rango de microvoltios (µV), toque una sonda para ver de dónde proviene la corriente y otra para adivinar dónde podría estar yendo. Cuanto más corriente esté pasando por esa ruta, mayor será la diferencia que mostrará el medidor.

Mi técnica habitual es mantener una sonda siempre en el conector de alimentación o el pin de salida del regulador de voltaje, y mover la otra sonda hasta que encuentre la mayor diferencia. Este punto es el más cercano al cortocircuito.

Las trazas de PCB tienen una resistencia de alrededor de 1 miliohm por milímetro, dependiendo del ancho del curso (puede verificar con una calculadora ). Por lo tanto, si el cortocircuito está dibujando, por ejemplo 100mA, debería ver una diferencia de 1mV por cada 10 milímetros.

También puede intentar hacer esto desde el lado de la GND, lo que podría ayudar si el cortocircuito es de un pin de salida de IC a tierra. Pero si la placa tiene un buen plano GND, probablemente no verá un voltaje con pequeñas corrientes.

    
respondido por el jpa
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Las buenas opciones ya están mencionadas, pero agregaría esto. Descargo de responsabilidad : es más adecuado para cortocircuitos en las trazas de señal.

Trazador de nodo atascado

El arte de la electrónica, pág. 276, analiza el "trazador de nodo atascado": un microvoltímetro sensible, que se usa mientras el circuito está encendido, y puede indicar dónde está el cortocircuito. Mantiene una de las sondas en una ubicación fija (por ejemplo, el riel 3V3), la otra se mueve a lo largo de las trazas de PCB. Las trazas que llevan el corto exhiben una caída de voltaje medible, por lo que cuanto más te acerques al corto, más grande será la pantalla del voltímetro.

Nunca construí esto, pero parece razonable (y Tony EE también lo menciona). Pero es realmente más útil cuando las huellas de PCB en cuestión son escasas.

Corregir un corto

En el caso de que el short está dentro de un IC, generalmente es un IC defectuoso y simplemente lo cambio. Puede haber sido asesinado por ESD o algún tipo de abuso.

Si está en el PCB (y usted no tuvo una prueba eléctrica), disfruto arreglarlos colocando un supercap grande ([email protected]) en el corto para vaporizar los pequeños bigotes que lo causaron. Una vez tuvimos un lote de PCBs llenos de problemas como este (debido a la mala conversión a gerbers, lo que los hizo no conformes con el DRC de la fábrica). Arreglamos un montón de tablas que tenían bigotes como este, fue una experiencia muy divertida (aunque maloliente) :)

Si su electrónica no muere a 2.7V, también puede usar este método en un tablero poblado. Solo ten cuidado con la polaridad, de lo contrario habrá humo en todas partes :)

    
respondido por el anrieff

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