如何測(cè)試PCB上的短路

每個(gè)工程師都有“最壞情況”的故事，他們幸存下來。在我職業(yè)生涯中最糟糕的一周里，我們收到了一批過期的印刷電路板。這些硬件在一個(gè)月前就已經(jīng)安裝在客戶的電腦上了。我們有點(diǎn)羞愧。

不用說，這些新電路板的出貨有點(diǎn)急。一旦我們給它們通電進(jìn)行測(cè)試，你就能聞到電路板上散發(fā)出的臭氧味。其中一個(gè)最昂貴的元件被加熱得很熱，以至于燒壞了一對(duì)正在做“觸摸測(cè)試”的人。我們想，我們沒有時(shí)間得到一批測(cè)試電路板，只是訂購了完全填充的PCB板。

撇開明顯的挫敗感不談，一邊向老板解釋主要硬件故障，一邊吮吸燒傷的手指，這是你能遇到的最糟糕的會(huì)議之一。你能做的最好的事情就是提出一個(gè)計(jì)劃。如果你曾經(jīng)在這種情況下，這里是如何成為一個(gè)主短路查找電路板。

本文中的一些重要步驟可用于定位PCB設(shè)計(jì)中的短路：

• 步驟1：如何查找PCB中的短路

• 步驟2：如何測(cè)試電子板上的電路是否短路

• 步驟3：如何找到PCB上的故障元件

• 步驟4：如何破壞性測(cè)試PCB

假設(shè)您已經(jīng)過了試驗(yàn)板設(shè)計(jì)階段，并且沒有內(nèi)置斷路器，那么定位PCB上短路的第一步是仔細(xì)觀察PCB的整個(gè)表面。如果您有一個(gè)可用的，請(qǐng)?jiān)陔娐钒鍣z查期間使用放大鏡或低倍顯微鏡。從電源開始，向前看，在焊盤之間或焊點(diǎn). 注意任何焊料或焊點(diǎn)裂紋。檢查你所有的通孔。如果您指定了未計(jì)劃過孔，請(qǐng)確保板上的情況是這樣的。鍍得不好的通孔會(huì)在層間造成短路，讓你把所有東西都綁在GND上，VCC，或兩者兼而有之。

如果短的真不好當(dāng)組件達(dá)到臨界溫度時(shí)，你會(huì)在印刷電路板上看到燒焦的斑點(diǎn)。他們可以相當(dāng)小，但將顯著變色棕色，而不是正常的綠色焊接掩模。如果你有多塊電路板，一塊燒壞的印刷電路板可以幫助你縮小具體的位置，而不需要另一塊電路板的供電，以便在搜索中犧牲。不幸的是，我們的電路板本身并沒有燒焦，只是不走運(yùn)的手指檢查了電路板是否過熱。

一些短路將位于電路板內(nèi)部，不會(huì)產(chǎn)生燒傷點(diǎn)。這也意味著從表層看，它們不會(huì)很明顯。在這里，您需要一些其他方法來檢測(cè)PCB中的短路。

伯恩斯絕對(duì)可以幫你找到一個(gè)短，但成本非常高。

紅外成像

如果你不是在一家剛剛超出硬件預(yù)算的初創(chuàng)公司，你可能會(huì)幸運(yùn)地?fù)碛幸慌_(tái)紅外攝像機(jī)。使用紅外攝像機(jī)可以幫助你找到產(chǎn)生大量熱量的區(qū)域。如果你沒有看到熱點(diǎn)遠(yuǎn)離你的激活元件，那么你可能有一個(gè)PCB短路，即使短路是在內(nèi)部層之間。

短路通常比正常的跟蹤或焊點(diǎn)電阻更高，因?yàn)樗谠O(shè)計(jì)中沒有得到優(yōu)化的好處（除非你真的不喜歡忽略規(guī)則檢查）。這種電阻，以及由于電源和接地之間的直接連接而產(chǎn)生的自然高電流，意味著PCB短路中的導(dǎo)體將發(fā)熱。從最低電流. 理想情況下，你會(huì)在空頭造成更多傷害之前看到它。

手指測(cè)試是檢查特定部件是否過熱的一種方法

除了用你信任的眼睛檢查電路板的第一步之外，還有一些其他的方法可以檢查，以找出電路板短路的潛在原因。

要測(cè)試電路板是否短路，需要檢查電路中不同點(diǎn)之間的電阻。如果目視檢查沒有發(fā)現(xiàn)任何有關(guān)短路位置或原因的線索，請(qǐng)拿起萬用表，并嘗試在印刷電路板. 萬用表方法在大多數(shù)電子論壇上得到了褒貶不一的評(píng)價(jià)，但是追蹤你的測(cè)試點(diǎn)可以幫助你找出什么不是問題所在。

你需要一個(gè)靈敏度為毫歐姆的非常好的萬用表，如果它有一個(gè)嗡嗡聲功能，在你探測(cè)短路時(shí)提醒你，這是最簡(jiǎn)單的。例如，如果您測(cè)量PCB上相鄰記錄道或焊盤之間的電阻，則應(yīng)測(cè)量高電阻。

如果測(cè)量到兩個(gè)導(dǎo)線之間的電阻非常低，而這兩個(gè)導(dǎo)線應(yīng)該在單獨(dú)的電路中，則這兩個(gè)導(dǎo)線可能是在內(nèi)部或外部橋接的。請(qǐng)注意，相鄰的兩個(gè)記錄道或焊盤與電感器橋接（例如在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)或離散濾波電路中）將產(chǎn)生非常低的電阻讀數(shù)，因?yàn)殡姼衅髦皇且粋€(gè)線圈導(dǎo)體。但是，如果兩個(gè)導(dǎo)體在電路板上相距甚遠(yuǎn)，并且電阻值很小，那么在電路板的某個(gè)地方就有一個(gè)電橋。

特別重要的是涉及接地過孔或接地平面的短路。具有內(nèi)部接地層的多層PCB將包括一條通過靠近元件的通孔的回流路徑，這為檢查電路板表層上的所有其他通孔和焊盤提供了一個(gè)方便的位置。將一個(gè)探針放在接地連接上，并通過板上的其他導(dǎo)體接觸另一個(gè)探針。

同樣的接地連接將出現(xiàn)在電路板上的其他位置，這意味著如果您將每個(gè)探針接觸到兩個(gè)不同的接地過孔，您將讀取非常小的電阻。執(zhí)行此操作時(shí)請(qǐng)注意布局，因?yàn)槟幌Ｍ麑⒍搪氛`認(rèn)為是公共接地連接。所有其他未接地的外露導(dǎo)線在公共接地連接和導(dǎo)線本身之間的電阻應(yīng)非常高。如果讀取的值很低，并且在相關(guān)導(dǎo)體和接地之間沒有電感器，則可能是部件損壞或短路。

萬用表探測(cè)可以幫助您追蹤短路，但它們并不總是足夠靈敏，無法找到它。

檢查有無短路部件還需要使用萬用表測(cè)量電阻。如果目視檢查沒有發(fā)現(xiàn)焊盤之間有過多的焊料或金屬片，則短路可能是在組件上兩個(gè)焊盤/引腳之間的內(nèi)層形成的。由于制造不當(dāng)，組件上的焊盤/銷之間也可能發(fā)生短路。這是多氯聯(lián)苯應(yīng)該接受DFM和設(shè)計(jì)規(guī)則檢查的原因之一；在制造過程中，放置得太近的焊盤和通孔可能會(huì)在無意中造成橋接和短路。

在這里，您需要測(cè)量IC或連接器上的針腳之間的電阻。相鄰的引腳特別容易受到短路的影響，但這并不是形成短路的唯一位置。檢查襯墊/針腳之間以及接地連接之間的電阻是否低。檢查接地墊與連接器和IC上其他針腳之間的電阻。這里顯示的是USB接口。

如果您認(rèn)為在兩個(gè)導(dǎo)體之間或某個(gè)導(dǎo)體與地面之間存在短路，可以通過檢查附近的導(dǎo)體來縮小位置。當(dāng)萬用表的一根表筆在可疑的短路連接上時(shí)，將另一根表筆移到附近不同的接地連接上并檢查電阻。當(dāng)您移動(dòng)到更遠(yuǎn)的接地連接時(shí)，您應(yīng)該會(huì)看到電阻的變化。如果電阻增大，則將接地導(dǎo)線從短路位置移開。這有助于縮小短路的確切位置，甚至可以將其縮小到元件上的一對(duì)特定的焊盤/管腳。

有故障的元件或安裝不正確的元件都可能是短路的一部分，在您的電路板上產(chǎn)生許多問題。您的部件可能有故障或仿制品，形成一個(gè)短的或短的外觀。

有些部件有壞掉的傾向，比如電解電容. 如果有可疑部件，請(qǐng)先檢查。如果你不確定，你通?？梢栽趃oogle上快速搜索那些你懷疑“失敗”的組件，看看這是否是一個(gè)常見問題。如果測(cè)量到兩個(gè)電極/針腳之間的電阻非常低（它們都不是接地或電源針腳），則可能是由于元件燒壞而導(dǎo)致短路。這是一個(gè)明顯的跡象表明電容器壞了。一旦電容器壞了，或者施加的電壓超過擊穿閾值，電容器也會(huì)膨脹。

看到電容器頂部的突起了嗎？這是電容器壞掉的信號(hào)。

破壞性試驗(yàn)顯然是最后手段。如果你能接觸到一個(gè)X射線成像裝置，那么你就可以在不破壞它的情況下檢查電路板的內(nèi)部。

在沒有X光設(shè)備的情況下，您可以開始拆卸部件并再次運(yùn)行萬用表測(cè)試。這有兩個(gè)方面的幫助。首先，這會(huì)讓你更容易接觸到熱焊盤。第二，它消除了故障部件導(dǎo)致短路的可能性，使您可以將注意力集中在導(dǎo)體上。如果您設(shè)法縮小短路的位置，使其與元件上的連接（例如，兩個(gè)焊盤之間）相連接，則可能不明顯該元件是否有缺陷，或電路板內(nèi)部是否存在短路。此時(shí)，您可能需要卸下組件并檢查板上的焊盤。移除組件可以測(cè)試組件本身是否有缺陷，或者板上的焊盤是否在內(nèi)部橋接。

如果空頭的位置（或者可能是多個(gè)空頭）仍然難以捉摸，你可以切開棋盤，嘗試縮小空頭的位置。如果您知道短路的大致位置，那么您可以從電路板上切下一部分，然后在該部分重復(fù)您的萬用表測(cè)試。此時(shí)，可以用萬用表重復(fù)上述測(cè)試，以檢查特定位置是否存在短路。如果你已經(jīng)到了這一步，那么你的空頭已經(jīng)特別難以捉摸了。這至少可以讓你把你的短線縮小到PCB的特定區(qū)域。

當(dāng)我們檢查我們的董事會(huì)是否有短路，因?yàn)槲覀兪且粋€(gè)破產(chǎn)的初創(chuàng)公司，不包括紅外線測(cè)試，我們能發(fā)現(xiàn)的是短板的一半。所以，我們把這塊板切成四分之一，測(cè)試每個(gè)部分?；氐饺f用表，確認(rèn)大多數(shù)區(qū)段沒有VCC和接地連接在一起。但那四分之一的PCB是一個(gè)神秘的小黑洞，我們從來沒有接近過空頭。我們確實(shí)更換了制造商，并在下一輪生產(chǎn)中得到了測(cè)試板，而我們的電路板剛好能正常工作。