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:
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.
13 thoughts on “Поиск КЗ на плате”
все провода в скрутку — лишнее отгорит.
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.
А плата была многослойка? На многослойках мощный теплоотвод от платы, там хрен прожгешь залипуху.
Как найти короткое замыкание на плате?
Сегодня наткнулся на весьма практичный способ нахождения короткого замыкания на материнской плате. Но об этом в видео внизу публикации. А пока поговорим немного о другом способе, но тоже довольно действенном.
К слову, описанный способ является свободным повествованием Чиповода, радиолюбителя, недавно ведшего личный блог. У новичков …, да что греха таить, даже у матёрых радиолюбителей поиск короткого замыкания на плате из нескольких сотен радиодеталей, порой, вызывает ступор. Да, поиск КЗ — неблагодарное, скучное дело. Но, всё же, как бы нам ни хотелось, короткие замыкания случаются, и искать их нужно.
Принесли мне несколько свежесобранных плат из монтажного отдела. Платы надо было запустить и проверить в работе. Мне всегда очень нравилась фраза из журнала «Радио», которой оканчивалось описание большинства конструкций: «Правильно собранное устройство из исправных деталей работает сразу и в настройке не нуждается!». Я тоже решил придерживаться такого правила — это здорово, когда из 10 собранных плат все 10 оказываются рабочими. Однако в этот раз получился затык.
После прошивки три платы из четырёх заработали сразу без проблем, порадовав меня исполнением девиза, а вот с 4-ой платой вышла накладка. При включении питания сработала защита по току, блок питания отключился. Оказалось, что плата имеет короткое замыкание на землю по питанию. Это меня расдосадовало.
Плата размером примерно 150 x 100 мм, порядка 400 компонентов на ней, несколько BGA микросхем. Монтаж плат у нас ручной (кроме BGA, конечно). Платы наши в монтажном отделе проходят визуальный осмотр под микроскопом. Прошелся с лупой по плате — ничего криминального не обнаружил, кругом гладь припоя, никаких соплей и аномалий установки компонентов обнаружено не было. Стал я думать, как же мне найти короткое замыкание?
Сначала меня посетила мысль о том, что КЗ может быть на внутренних слоях платы, поскольку платы пришли от нового производителя печатных плат. И хотя отметка об электроконтроле присутствовала, цена заказа была очень маленькой, что вызывало сомнение о качестве плат. С другой стороны, могли быть убитые в печке компоненты, но претензий к печке за 3 года работы не было ни одной. Ещё был вариант – кривая пайка. Такое у нас, к сожалению, случалось. Коллеги мне в шутку предложили взять источник помощнее и подать на плату — мол, место КЗ до красна раскалится (в совете, кстати, есть разумное зерно — см. видео). Думал я, думал, и, наконец, мне пришла в голову мегакреативная идея.
Подал я на плату питание +3,3 вольт — как и положено, БП сработал по току и перешёл в режим стабилизации тока. Далее я выставил на источнике питания ток 3 А, и он стабильно подавался на плату. Пощупал руками микросхемы – все были холодные. Тогда я перешёл к реализации мегакреативного плана. Взял мультиметр и перевёл его в режим измерения напряжения. Далее земляной щуп мультиметра я подключил к точке подключения земли от источника питания к плате. Вторым щупом измерил напряжение в точке подключения источника питания. Мультиметр показал около 0,3 В, т.е. при токе 3 А на дорожках платы падало эти самые 0,3 В. Естественно, в точке подключения земляного щупа мультиметр показал 0 В. Таким образом, получились две точки – максимума и минимума падения напряжения.
Далее я стал измерять напряжение в различных точках платы. Оно незначительно различалось, но тенденция была очевидна – при приближении к точке КЗ напряжение падения в точках, электрически соединённых с +3,3 В, уменьшалось, а напряжение в точках, связанных с землёй, увеличивалось. Началось чётко прослеживаться прохождение тока по плате. Ток — он ведь не дурак, он движется по цепи наименьшего сопротивления.
В итоге, за считанные минуты я отыскал точку на полигоне +3,3 В и соседнюю с ней VIA на полигоне земли, напряжение в которых было практически одинаковым. От этих точек шли дорожки к выводам питания и земли микросхемы в корпусе SOIC-20. Напряжение на выводах микросхемы абсолютно совпало. Эврика! Взяв лупу и приглядевшись, я обнаружил совсем незаметную перемычку между выводами микросхемы — буквально, волосок. К тому же, она была прямо на выходе из корпуса, а не в месте пайки, куда обычно смотрят во время проверки. После ликвидации перемычки короткое замыкание устранилось, и плата заработала как надо, подтвердив, кстати, лозунг журнала «Радио».
А теперь предлагаю наглядно посмотреть довольно интересный способ поиска короткого замыкания:
Шаманство, как оно есть. ))
По просьбам некоторых подписчиков, решил немного рассказать о методах поиска неисправностей на платах. Не особо подробно, ну, как получится.
Опять же, всем-всем-всем (. ) хочу сказать, что не буду использовать замудрёные термины, ибо не люблю умных слов.
В прошлый пост я спрашивал совета по поводу вот такого ноута:
Многие высказали мысль, что где-то КЗ (короткое замыкание цепей питания).
Ладно. Поддавшись на «уговоры», полез я искать эту козу*. )) Плату на КЗ можно проверять разными способами. Как делал я в этот раз:
1. Меряем сопротивление на дросселях относительно земли (нуля). Оно не должно быть равно нулю (Ом). Если находим дроссель, контакт которого показывает 0-1 Ом на землю — это мало. Это то, что мы искали. Если вы не знаете, как выглядит дроссель, лучше не пытайтесь ремонтировать материнскую плату. )) Впрочем, гуглояндекс никто не отменял. ))
2. Дроссель возле процессора или видеокарты может показывать около 10 Ом с землёй, это норма. Можно для надёжности процессор снять.
3. На этой плате я не нашёл короткого замыкания на дросселях.
4. Как только вы нашли КЗ, дроссель можно выпаять и искать его дальше. Однако, будет проще поискать подозрительные элементы поблизости. Если вдруг таковые имеются (вроде треснутых или потемневших конденсаторов), то либо сразу их меняем, если есть на что, либо проверяем методом тыка.
Итак. Метод тыка. Это тык-тык пальчиком в буквальном смысле. ))
Как это делается? Легко. Правда, для этого потребуется лабораторный блок питания (или любой другой с функцией «ограничение по току»). Подключаем блок питания 2 Вольта (должно хватить) с правильной полюсовкой к подозрительному элементу (плюс к плюсу, минус к минусу) и начинаем тыкать пальцем во всё, что можно. Для чего? Чтобы найти греющийся элемент или микросхему. То, что греется — на замену. ОСТОРОЖНО. Пальчик можно реально обжечь. Некоторые используют для этого термобумагу или чековую ленту..
Так как ничего похожего на «подозрительное», я не нашёл, то принялся за старое-доброе «пора мерить напругу».
Долго ли, коротко ли, набрёл вот на эту микросхемку:
Разглядывание микросхемки показало конденсатор темноватого цвета (прямо над ней на фото выше). Что-то он слегка треснутый и сопротивление по нулям.. хм.
Заменить его можно, сняв с донора (какая-то сетевая карта вроде, что было под рукой):
Вот они, здоровенький и больной:
Само собой замена пользы не принесла, ибо дело было не в этом.
Когда КЗ не найдено, подозрения кончились, а делать что-то надо, берём в руки схему ноутбука и начинаем проверять всё подряд. Занятие нудное и долгое. Лично я подобное не люблю. Однако путешествие по следам питания, начиная с мультиконтроллера, провело меня по всем путям.. тут рассказывать долго, поэтому короче — кончилось всё на «входе». Стала глючить в этом ноутбуке tps51123. Кстати, однажды мне попался «Леново» точно с такой же проблемой (вспомнил только сейчас) — и такой же глюкнутой тпс-кой. Микросхемка эта преобразует 19 Вольт во всякое разное, что требуется ноуту. )) Фоток конечного результата пока нет, потому как «заказчик» микросхемку эту мне ещё не купил. Купит, поставлю — будут вам фотки. ))
Вернёмся к нашему «тыку». Помимо КЗ, бывают подозрения на микротрещины в плате или на контактах. Тут уже может помочь мануальная терапия, и метод «пальцедава». )) Тыкать нужно, прижимая микрухи, элементы, качая их аккуратно в разные стороны и т.п. . В позапрошлом посте я рассказывал про впаянный проводок ноутбука «Сони». Так вот, отвечаю на вопрос, как я узнал, куда проводок паять.. Исходя из «подсказок» владельца «пациента», я определил локацию теоретической неисправности. Далее оставалось применить навыки Бендера из Футурамы. Помяв плату в ладошках, в определенном положении рук плата запустилась. Отлично. Берём в руки лупу (лучше микроскоп) и вперёд, на поиски грибов. Энное количество плохих контактов и, как вариант, порванные дорожки, которые можно восстановить проводками или припоем — тут как повезёт..
Небольшое отступление. Поскольку сейчас посыпятся гневные возгласы «профессионалов» о том, что это всё «ненаучно и неправильно, и после таких, как я, они, Мастера своего дела, всё переделывают», скажу так — именно за «ненаучность» методов тыка и мануалтерапии я и назвал это всё ШАМАНСТВОМ в заголовке поста. Само собой, имея опыт, я просто знаю, с какой силой можно нажимать/давить на плату, иногда просто чувствую, куда нужно нажать или посмотреть. человек неопытный может сделать подобными методами только хуже. Если вам не жалко вещь — пробуйте. Если жалко — отнесите мастеру. Только не тому, который скажет, что нужно менять «материнскую плату». ))
Вообще, расписывать как и что можно бесконечно, и, само собой, всех тонкостей я просто не смогу упомянуть в посте. Уж простите. Всё, что было выше — это так, информация к размышлению и немного «сути» шаманства. ))
Так же хочу добавить, что я не занимаюсь профессиональным ремонтом ноутбуков, и не работаю в СЦ, поэтому пишу просто, без «умных слов», чтобы было понятно всем. Ремонт техники категорий: ноутбуки, мониторы, стиральные машины, посудомойки или любая другая бытовуха — это из разряда хобби, «могу, если захочу, но лучше несите в СЦ». Когда вам откажут в СЦ или попросят ну очень много денег — несите ко мне, милости прошу. ))
Ну, чтобы опять же оправдать тег «длиннопост», немного о других «пациентах». Можно не читать — далее исключительно для «совсем любопытных». ))
Как найти короткое замыкание на материнской плате
Хм. Я вон с старого корпуса скрутил железо. Установил аккуратно в новый корпус. Запускаю и. Сектор «болт» на барабане Запускается всё и через 4 секунды выключается. Через пару секунд включается и опять выключается. Что я только не делал. А у мамки есть LED индикатор, а я дубина не додумался на него посмотреть. Он показывал ошибку 55 перед тем как выключиться. Ну я в книгу полез. Это значит мол ошибка оперативной памяти. Я короче вытащил 4 планки озу. Вставил 1-ну и заработало. В итоге оказалось что 2 слота работает, а 2 не работает. Я уже и так и сяк, а результата 0. Снял охлад, проц, продул сокет, протёр микро фибровой тряпочкой контакты проца и установил всё назад. Продул слоты озу и запустил. Всё работает.
Отключи все HDD / SSD / DVD-RW абсолютно все кабеля поотключай кроме доп. питалова на CPU и естественно 24 pin коннектора. SATA шлейфы тоже не забудь отсоединить от мамки. Если не будет работать, возьми у товарища заведомо рабочий БП и проверь с ним. Если нет, неси мамку в СЦ
