Quali sono alcuni metodi efficaci per diagnosticare un corto circuito attivo? Con questo intendo un corto circuito che si presenta solo dopo l'accensione di un PCB.

tl; dr

Ho un progetto in fase di prototipo. 17 delle mie 20 schede funzionano alla grande. Gli altri 3 hanno tutti un corto circuito su una guida da 3,3 V. Viene visualizzato solo dopo l'accensione della scheda. Dopo aver rimosso la maggior parte dei componenti sulla guida, l'ho rintracciato in un PHY Ethernet. Se sollevo l'IC, la mia rotaia è solida come la roccia a 3,3 V. Quando lo rimetto (ho anche provato 2 nuovi circuiti integrati), la mia rotaia si sovraccarica di nuovo e cade.

Ho ispezionato a fondo visivamente e ho ispezionato la tavola alla ricerca di pantaloncini, ma non riesco a trovarne uno. Ho sollevato praticamente tutto intorno all'IC (cristallo, resistori in serie, perline di ferrite, ecc.) Ma ho ancora lo stesso comportamento. Ho anche provato a tenere il chip in reset, ma questo non aiuta. Ho sollevato i singoli pin sull'IC (VDDIO) e quello l'ho risolto, ma non offre una vera diagnosi. Sto iniziando a chiedermi se c'è un problema con il PCB fab, ma non sono completamente sicuro di come potrebbe causare questo. Sostengono di fare il test elettronico al 100%. Qualsiasi consiglio sarà apprezzato!

Mentre ti auguro buona fortuna per il tuo impegno con la termocamera, in realtà mi aspetto che la telecamera mostrerà l'IC interessato dal corto (Ethernet PHY?), Non dal corto stesso. Dovresti essere abbastanza fortunato per l'effettivo punto difettoso di avere una resistenza maggiore rispetto agli interni di un circuito integrato.

Se non trovi nulla con la fotocamera, verificherei la continuità con la guida GND / 3.3V su uno qualsiasi dei pin IC che non sono effettivamente collegati a GND / 3.3V. Fatelo con un diodo testato, poiché una giunzione orientata in avanti è abbastanza vicina a una breve.

Se ciò risulta negativo, alimenterei il PCB con l'IC rimosso e verificherei la tensione su tutti i pin (idealmente, una forma d'onda di accensione ma potrebbe essere noioso per un gran numero di pin). Qualsiasi tensione al di fuori dell'intervallo 0..VCC potrebbe causare l'aggancio dell'IC, una condizione che in genere sembra un corto.

Infine, vorrei verificare se tutti i pad corrispondenti ai pin di uscita possono essere pilotati attivamente. Questo può essere fatto collegando insieme un oscilloscopio e un generatore di segnale emettendo insieme un'onda quadra 0-3.3 V (in modo da vedere l'onda quadra sull'oscilloscopio), quindi collegando la sonda ai pad. Un'onda quadra che scompare significherebbe che qualcos'altro sta cercando di guidare il pad che anche l'IC vorrà guidare. Ciò può essere giustificato per pin open-drain e bidir, ma non per output puri.

Non funzionerà sempre, ma a volte puoi rintracciare un corto con una termocamera ... ovviamente devi avere una termocamera per farlo.

Basta accendere la scheda e guardare molto attentamente attraverso la termocamera per vedere se un'area della scheda si surriscalda, almeno potrebbe aiutarti a restringere l'area.

Oppure puoi usare la tecnica della "Telecamera termica Louis Rossmann senza termocamera" - copri la scheda con IPA, corri attraverso il corto - la cosa in corto si riscalda e l'alcool evapora molto velocemente. Rende davvero ovvio ciò che è in corto. Guarda la demo qui: https://youtu.be/gRV0cmIj5Ks?t=236 - sì, è un pessimo esempio, perché in questo caso trova l'abbreviazione della termocamera, ma di solito usa il metodo dell'alcool e funziona alla grande.

Se non è possibile inserire abbastanza corrente nei binari per essere visibile come calore, è possibile provare a utilizzare un misuratore di tensione sensibile.

Metti il ​​misuratore nel raggio di microvolt (µV), tocca una sonda da dove proviene la corrente e un'altra sonda da dove sospetti che stia andando. Più corrente sta attraversando quel percorso, maggiore sarà la differenza mostrata dal contatore.

La mia tecnica abituale è tenere sempre una sonda sul connettore di alimentazione o sul pin di uscita del regolatore di tensione e spostare l'altra sonda fino a trovare la differenza più alta. Questo punto è quindi il più vicino al corto circuito.

Le tracce di PCB hanno una resistenza di circa 1 milliohm per millimetro, a seconda della larghezza ovviamente (è possibile verificare con una calcolatrice ). Pertanto, se il cortocircuito è ad es. 100 mA, dovresti vedere una differenza di 1mV ogni 10 millimetri.

Puoi anche provare a farlo dal lato GND, il che potrebbe aiutare se il cortocircuito va da un pin di uscita IC a terra. Ma se la scheda ha un buon piano GND, probabilmente non vedrai una tensione con piccole correnti.

Le buone opzioni sono già state menzionate, ma aggiungerei questo. Disclaimer : è più adatto per i cortocircuiti sulle tracce del segnale.

Tracciante nodo bloccato

The Art of Electronics, pag. 276, discute del "tracciante nodo bloccato" - un microvoltmetro sensibile, che usi mentre il circuito è alimentato, e può indicarti dove si trova il corto. Mantieni una delle sonde in una posizione fissa (ad es. La guida 3V3), l'altra ti sposti lungo le tracce del PCB. Le tracce che portano il corto mostrano una caduta di tensione misurabile, quindi più ci si avvicina al corto, più grande sarà il display sul voltmetro.

Non l'ho mai costruito, ma sembra ragionevole (e Tony EE lo menziona anche). Ma è davvero più utile quando le tracce PCB in questione sono sottili.

Risolto un problema

Nel caso in cui il corto si trovi all'interno di un IC, di solito è un IC difettoso e lo cambierei. Potrebbe essere stato ucciso da ESD o una specie di abuso.

Se è sul PCB (e non hai avuto test elettrici), mi diverto a sistemarli posizionando un grande supercap (2kF@2.7V) sul corto per vaporizzare i piccoli baffi che lo hanno causato. Una volta avevamo un lotto di PCB disseminato di problemi come questo (a causa della cattiva conversione in gerber, che li rendeva non conformi alla RDC del fab). Abbiamo sistemato un sacco di schede con baffi come questo, è stata un'esperienza molto divertente (anche se puzzolente) :)

Se la tua elettronica non viene uccisa da 2,7 V, puoi utilizzare questo metodo anche su una scheda popolata. Fai attenzione alla polarità, altrimenti ci sarà fumo ovunque :)