Поиск КЗ на плате

Когда делаешь печатную плату сам, например утюгом или фоторезистом, да еще и с тонюсенькми плотными дорожками, то легко можно получить незаметное и очень подлое КЗ на плате. Где то не протравилась дорожка, где то припой соплю кинул, где то ворсинка от мгтф попала, да еще и припаялась (держите рабочее место в чистоте и такого будет меньше :). В общем, знакомая проблема. Ладно бы КЗ можно было найти визуально, но уже собранная плата заслоняет деталями большую часть разводки.

А иногда бывает еще веселей, например, если КЗ изначально заложено в проекте, т.к. забыли провести DRC тест после очередной «небольшой правки» :) Такое тоже бывало. Либо приколы с очередностью заливок в Eagle CAD/KiCAD могут о себе дать знать, если их неправильно выполнить. В общем, у нас есть КЗ на плате и его надо найти.

Понятно, что вначале это делается глазками, просто пыримся в плату на просвет пока слезы не потекут. Если слезами дело не решается, то все надо сжечь нахрен :) Берем лабораторный блок питания. Такой чтобы мог стабильно держать 0.2-0.3 вольта и имел ограничение по току, миллиампер так в 300.

▌Суть метода
Обычно считается, что дорожка имеет малое сопротивление и им пренебрегают. У нас тут на плате сотни и десятки килоом натыканы, на их фоне какие то миллиомы сопротивления дороги не выглядят чем то заслуживающим внимания, а зря. И если мы воткнём блок питания между цепями А и Б, где у нас возникло КЗ, то там потечёт ток. Ток будет ограничен блоком питания сотнями миллиампер, если у нас дорожки толстые, то можно сделать и побольше, легче искать будет, скажем 400-500мА. А малое напряжение, не выше 0.3 вольта не пожгёт там ничего лишнего, даже если пойдет «не туда». На всякий случай загляните в даташите на свои микросхемы и поглядите предельно допустимое напряжение переполюсовки питания и входов. В таблице Absolut Maximum Ratings. Вот что у меня в первой попавшейся pdfке с винта:

Примерно так.

А дальше нам нужен мультиметр, способный работать с милливольтами. Это, обычно, все что хоть на вершок выше чем старая DT838, да и она сгодится. Точность тут не нужна.

Подключаем наш блок питания между теми цепями, где мы обнаружили КЗ, подаем ток и начинаем по росту напряжения ощупывать окружающие цепи, двигаясь «вверх по течению». Вот покажу на примере:

Если двигаться от точки нулевого потенциала, от минуса блока питания, то потенциал будет нарастать только по пути следования тока. На схеме отмечены более крупными цифрами. Можете поиграть в детскую игру — лабиринт :) Все слепые же ветки будут иметь потенциал равный точке входа. Т.к. ток там не течет. Отмечено циферками помельче.

При прохождении через полупроводники напряжения в 0.3 вольта обычно будет недостаточно, чтобы открыть pn переход. А на обесточенном полевике будет слишком большое падение напряжения, по сравнению с медной дорогой.

Так что протыкивая все подряд, можно проследить как и в каком направлении течет ток и довольно быстро найти где он переходит в другую цепь. Там и будет кз. На моей схеме это примерно в центре рисунка. Молнией обозначено.

Спасибо!!! Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics!!! Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто!!! Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок!!!

11 thoughts on “Поиск КЗ на плате”

  1. Лет 10 назад у меня на плате, изготовленной в Резоните был подобный коротыш. Плата под зелёной маской. Все запаяно, питание на плате вопросов не вызывает, МК успешно был прошит, проверен и залочен. Плата была установлена в серийное изделие, но не прошла проверку. Изделие не работало. Выбраковка попала ко мне на стол.

    Легко выявил, что МК работает исправно, и по нужным цепям выдаёт правильные сигналы. А, вот, далее в одной и цепи сигнал «прилип» к какому-то уровню. (Сейчас уже не вспомню к какому, вроде к земле. Но не точно.) Похоже на то, что транзистор пробитый. Бывает.

    Сдуваю дохлый, ставлю исправный (SOT23-3). Неисправность осталась. Непонятно… Чешу репу. Снова сдуваю транзистор. На всякий случай проверяю оба снятых с платы транзистора — все p-n-переходы целые. Значит плата.

    Прозваниваю тестером площадку, на которой располагалась ножка транзистора, с питанием, с землёй — соединения нет. И что это такое!? Почему сигнал-то не идёт по цепи. А дорожка — петлеят по плате… Ну и с кем она премкнулась? И в каком месте?

    Владелец и руководитель в одном лице фирмы недоволен, Полдня рабочего времени потратил ни на что. Говорит типа «выкинь в мусорницу, твоё время мне обходится дороже, чем эта плата». Он прав. А меня как будто «разогрела» эта плата — это как личный вызов. Ск-катина такая! Я тебя всё равно вскрою!

    Ну, при Тэ стремящемся к бесконечности чудес не бывает… В конце концов через полчаса нашёл-таки. Разными методами и с помощью иголок, зажатых в крокодилах, удалось-таки выяснить какие две дороги залипли. При этом попутно пришлось сдуть элементы почти с половины платы. Ну, молодец. Дальше — что?

    А дальше Нужно определить — где (в каком месте) эти де дороги пересеклись. Как это сделать? Да очень просто — на просвет изучить места, где дорожки проходят рядом. Просвет ничего не выявил. Мешает маска.

    Хорошо! Попробуем методом, предложенным с статье… Почти не работает. Мешает маска и мешает слишком низкое сопротивление дорожек и слишком (относительно этого сопротивления) сопротивление закоротки. Сопротивление закоротки было около 0.3 Ом (Вроде бы столько, хотя если ошибаюсь, но где-то около того.)

    Как установил? Подал на дорожки с блока питания напряжение. БП ушёл в ограничение по току — вваливает почти 3 ампера, при напряжении около вольта.

    Ещё раз — напряжение между дорожками примерно один вольт. «Вынюхивать» милливольты падения на дорожках — оказалось как-то не не совсем тот самый метод. Я так прикинул, что вместе закоротки должна рассеиваться мощность менее полуватта. В принцпе, если плату подержать так минуту-другую, можно пальцами локализовать место коротыша.

    Ага. Локализовал. Локализовал с точностью до одного квадратного сантима — где-то тут. Но где?!

    Визуально ничего не видно. Милливольты падения на сантиметровой длине дорожек тоже не работают. Микровольты ловить — да ну его нахрен!

    Короче, припёр более мощный БП на 30 В на 10 А. Подключил и… ничего. Кортыш как был, так и остался.

    — Ладно! Сказали суровые сибирские мужики и закинули лом (с)

    Зарядил кондёр на 10000 мкФ от 30 В и разрядил на дорожки. Легкое не очень продолжительное свечение типа искорки на плате в вместе, где притаился коротыш… К стати, коротыш оказался в полусантиметре от того места, которое грелось и на которое я думал, что вот — он точно здесь! Однако, коротыш не ушёл. Ск-катина!!!

    Ладно, у меня есть 220 мкФ на 450 В. Заряжаю от сети до 310 В и разряжаю. Жахнуло не особо сильно. Коротыш под резистом вспыхнул почему-то желто-белёсым светом, а на его месте осталась чёрная точка обуглившегося фоторезиста и (видимо) стеклотекстолита. Померил тестером — которыш исчез. Однако смутило то, что жахнуло по моим представлениям не сильно. Я знаю, как разряжаются такие «банки». Померил оставшуюся напругу на кондёре — хм! Однако. Осталось ещё несколько десятков злых вольт.

    Плату возвращать в производство не рискнул. Ну его нахрен! Изделия, где используется плата, связанны с безопасностью. Лучше не рисковать.

    Такой коротыш за всё время производства был всего один раз. Я не знаю, что это это такое было, почему возникла закоротка, которую глазом не видно и выжечь — хрен выжгешь.

    1. А плата была многослойка? На многослойках мощный теплоотвод от платы, там хрен прожгешь залипуху.

      1. Не. Обычная двусторонняя. Там, правда полигонов много было, заливал всё более-менее свободное пространство.

    2. Неясно, почему не использовали старый, можно сказать, банальный метод.
      Посмотреть на компьютере, где замыкающие проводники проходят рядом.
      В узком зазоре между проводниками могут остаться ворсинки, которые глазом не видно, но замыкание есть.
      С помощью острого шила или иголки процарапать зазор, ворсинки уберутся.
      Это минутное дело. Хуже, когда проводники проходят под микросхемой, но выпаять микросхему с помощью фена – тоже минутное дело.
      Ещё хуже, когда, скажем, под трансформатором. Но под трансформатором большое свободное от выводов пространство, при разводке надо проводники расположить подальше друг от друга или вообще залить полигоном.
      После устранения дефекта процарапанные места покрыть лаком и плату можно использовать в дело, ведь технические характеристики не ухудшаются.
      При таком ремонте потратить полдня на поиск замыкания выглядит значительным перебором.

      1. Если вся плата такая, что проводники проходят где то рядом. Не выпаивать же все подряд. Понятно, что сначала на глаз ищется. Но бывает, что не находится. Тогда в ход идут такие вот методы.

  2. Помнится мне, видел один отличный способ на видео какого-то сервисника по ноутам….
    Если проблема в КЗ по питанию, подключаешь БП помощнее, и проблемное место начинает само светится теплым ламповым светом :)

    1. …попутно выжигая какой-нибудь мост (и проц туда же), увеличивая время и стоимость ремонта в разы — отличное решение!

  3. Так, чисто «для справки» … ))
    Для решения проблем с поиском КЗ (редкость) и пробитых конденсаторов (увы, постоянно) специально разработал «индикатор». Работает по принципу RLC, измеряет сопротивления соответствующе, до долей мОм. Основная трудность была с быстрым получением (достояверных) результатов, измерение «мОм» крайне сложная процедура, приходится работать с сигналом в несколько мкВ. В-общем, пол года работы. Результат … проект не взлетел, не функционален.
    Самый эффективный способ остается прежним: подать 1-10А с СС и 1В на ввод КЗ и далее искать тестером. При этом пробитые конденсаторы сами отпаиваются. )) (шутка, просто греются)
    Для тех, кто захочет выжигать/прозванивать трассы под током, напоминаю — используйте БП, который не выжгет всю вашу схему после устранения КЗ. У меня для этого есть ТЕС и он не портит «колею». Если у вас «импульсный» БП, то, скорее всего, subj не для вас — ищите/делайте свой БП.
    Из личного опыта.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.