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电路及元器件故障探查及原因分析方法

时间:2016-07-08 作者:武晔卿 阅读:
电路板上器件故障之后,哪里坏掉了?坏到了什么程度?怎么坏的?会因其隐蔽性而难以查找具体故障点,也因为对故障原因故障机理不清楚而导致无从下手,或者只能用倒推法,用逐个实验的方式,将各种可能措施加上去,哪个好使了,再倒推分析其失效原因。

曾经流传一个故事,某人朝青蛙喊了一声,青蛙吓得一蹦,然后他把青蛙的腿剁掉了,再喊,青蛙不蹦了,于是,倒推出了一个结论,青蛙的听觉是靠腿部的某个器官实现的。就是说,我们有时候根据整改结果倒推出来的故障机理也未必是正确的。JKHEETC-电子工程专辑

那这事怎么解决呢?JKHEETC-电子工程专辑

用下图的仪器和测试方法(china@rdcoo.com)可以解决。请耐着性子看下去,看是怎么分析的,看分析结果到底如何。JKHEETC-电子工程专辑

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案例1:光耦故障

某客户单位的电焊机电源板,上面有一只光耦,经常坏掉,光耦之前的输入电信号是能测到,但通过接插件导线连接到另一块板卡时,在接收端只能得到畸变后的三角波。JKHEETC-电子工程专辑

客户工程师的困惑:光耦的发光端坏了,还是光敏接收端坏了?应力是哪里来的?是什么应力?
接手任务后,第一件是要客户提供1只好的光耦,几只坏的光耦。然后开始中医诊疗法。JKHEETC-电子工程专辑

1、望:光耦外观正常。JKHEETC-电子工程专辑

2、闻:用鼻子闻,没闻到焦糊味道,或者说没闻到明显焦糊味道,本人有轻微鼻炎;JKHEETC-电子工程专辑

3、问:没问,懒得问了。JKHEETC-电子工程专辑

4、切:VI曲线测试,就是用上面的仪器来测端口特性阻抗波形,做好坏器件的对比测试。波形如下:JKHEETC-电子工程专辑

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经过中医诊疗之后,基本结论是:JKHEETC-电子工程专辑

1、极大可能没有热损伤。热损伤会有焦糊味道,严重的在“望”的时候,会看到明显的变色、炭化、裂纹、融化、炸裂等痕迹。轻微的热损伤,如果发生在器件内部的晶圆或导电带上,外观又看不出来,味道也很轻微,鼻子不够灵敏的也未必闻得出来。JKHEETC-电子工程专辑

2、根据IV曲线的2-3,可以看出,发光二极管一侧两端曲线,好的器件和故障器件是一样的,基本断定发光侧正常;但是6-5的好坏器件曲线对比,反向二极管特性没有了。7-5同理。
由此可以彻底否决第1条的热损伤怀疑,因为这类器件的热损伤表现现象应该为开路,但该故障的表现仍表现为单向二极管特性,不是开路。JKHEETC-电子工程专辑

由此基本确定为大电压小电流的损伤。下一步是要查找电压的来源,datasheet里有光耦的内部电路图结构。Pin6和pin7在片内就是通的,所以它俩个管脚的IV曲线一样的故障现象就好理解了。JKHEETC-电子工程专辑

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由内部电路图此推之,Tr-2的e-c端PN结损坏,而且高压来源来自于5一端。类似问题,最大可能的几种可能高压来源是:JKHEETC-电子工程专辑

1、Pin-5的Gnd与PE Gnd连在一起,但PE端接地不好,上面会带电(一般110V左右),这跟电路设计结构和地处理方式有关;JKHEETC-电子工程专辑

2、接插件连接如果连接松动,工作时再有些震动,时松时紧时断时开,断开瞬间容易打火也有瞬间高压;JKHEETC-电子工程专辑

3、Pin-6、Pin-7、Pin-5的管脚上,有直接相连的感性器件,在启停瞬间,感性负载上会产生反向电动势,作用到Tr2的ce两端,导致损坏。JKHEETC-电子工程专辑

剩下的就是设计工程师根据这个思路去查找隐患点了。至于解决办法,因为涉及到客户的电路原理图,不便透露诸位就见谅了。其实解决思路很简单的。JKHEETC-电子工程专辑

案例2:某电源+65V无输出

根据对功能电路的初步分析,能把问题集中在以场效应管BUZ80为中心的放大器部分以及以IC2(UC1524A-J)为中心的振荡电路部分。对该部分电路的每一个管脚对地做IV曲线对比测试,将故障板与一与其完全相同的好板子做比较。发现IC2的Pin-10异常,好的板卡与故障板卡波形差异较大。与该管脚相连的电路里有个电容C24,而故障VI曲线里却没有电容特性。将该电容拆下,用万用表测量,没有电容值。找了一个相同的电容换上,试机,故障消除。JKHEETC-电子工程专辑

类似的案例还有很多,就不一一列举了。在失效分析、元器件采购的来料质量检测、维修检修几方面均有使用。JKHEETC-电子工程专辑

如果需要这台仪器,我司可以提供,并教给您如何读图分析曲线的方法。如果您有器件或电路板发生了故障,我们的技术团队可以给您测试曲线,并协助分析电路图,给出失效的应力来源、失效的机理和解决的措施。JKHEETC-电子工程专辑

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