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最容易引发电路故障的元器件都有哪些？
01电容故障 电容损坏引发的故障在电子设备中是最高的，其中尤其以电解电容的损坏最为常见。电容损坏表现为：容量变小、完全失去容量、漏电、短路。 电容在电路中所起的作用不同，引起的故障也各有特点：在工控电路板中，数字电路占绝大多数，电容多用做电源滤波，用做信号耦合和振荡电路的电容较少。用在开关电源中的电解电容如果损坏，则开关电源可能不起振，没有电压输出； 或者输出电压滤波不好，电路因电压不稳而发生逻辑混乱，表现为机器工作时好时坏或开不了机，如果电容并在数字电路的电源正负极之间，故障表现同上。 这在电脑主板上表现尤其明显，很多电脑用了几年就出现有时开不了机，有时又可以开机的现象，打开机箱，往往可以看见有电解电容鼓包的现象，如果将电容拆下来量一下容量，发现比实际值要低很多。 电容的寿命与环境温度直接有关，环境温度越高，电容寿命越短。这个规律不但适用电解电容，也适用其它电容。所以在寻找故障电容时应重点检查和热源靠得比较近的电容，如散热片旁及大功率元器件旁的电容，离其越近，损坏的可能性就越大。所以在检修查找时应有所侧重。 有些电容漏电比较严重，用手指触摸时甚至会烫手，这种电容必须更换。在检修时好时坏的故障时，排除了接触不良的可能性以外，一般大部分就是电容损坏引起的故障了。所以在碰到此类故障时，可以将电容重点检查一下，换掉电容后往往令人惊喜。 02电阻故障 常看见许多初学者在检修电路时在电阻上折腾，又是拆又是焊的，其实修得多了，你只要了解了电阻的损坏特点，就不必大费周章。电阻是电器设备中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大较少见，阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广，其损坏的特点一是低阻值 (100Ω以下) 和高阻值 (100kΩ以上) 的损坏率较高，中间阻值 (如几百欧到几十千欧) 的极少损坏；二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑，很容易发现，而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。 线绕电阻一般用作大电流限流，阻值不大；圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹，有的没有痕迹；水泥电阻是线绕电阻的一种，烧坏时可能会断裂，否则也没有可见痕迹；保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮，有的也没有什么痕迹，但绝不会烧焦发黑。根据以上特点，在检查电阻时可有所侧重，快速找出损坏的电阻。根据以上列出的特点，我们先可以观察一下电路板上低阻值电阻有没有烧黑的痕迹，再根据电阻损坏时绝大多数开路或阻值变大以及高阻值电阻容易损坏的特点，我们就可以用万用表在电路板上先直接量高阻值的电阻两端的阻值。 如果量得阻值比标称阻值大，则这个电阻肯定损坏 (要注意等阻值显示稳定后才下结论，因为电路中有可能并联电容元件，有一个充放电过程) ，如果量得阻值比标称阻值小，则一般不用理会它。这样在电路板上每一个电阻都量一遍，即使“错杀”一千，也不会放过一个了。 03运算放大器故障 运算放大器好坏的判别对相当多的电子维修者有一定的难度，不只文化程度的关系，在此与大家共同探讨一下，希望对大家有所帮助。理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性，这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为了保证线性运用，运放必须在闭环(负反馈)下工作。如果没有负反馈，开环放大下的运放成为一个比较器。如果要判断器件的好坏，先应分清楚器件在电路中是做放大器用还是做比较器用。根据放大器虚短的原理，就是说如果这个运算放大器工作正常的话，其同向输入端和反向输入端电压必然相等，即使有差别也是mv级的，当然在某些高输入阻抗电路中，万用表的内阻会对电压测试有点影响，但一般也不会超过0.2V，如果有0.5V以上的差别，则放大器必坏无疑。如果器件是做比较器用，则允许同向输入端和反向输入端不等。同向电压>反向电压，则输出电压接近正的最大值；同向电压<反向电压，则输出电压接近0V或负的最大值(视乎双电源或单电源)。如果检测到电压不符合这个规则，则器件必坏无疑！这样你不必使用代换法，不必拆下电路板上的芯片就可以判断运算放大器的好坏了。 04SMT元件故障 有些贴片元件非常细小，用普通万用表表笔测试检修时很不方便，一是容易造成短路，二是对涂有绝缘涂层的电路板不便接触到元件管脚的金属部分。这里告诉大家一个简便方法，会给检测带来不少方便。取两枚最小号的缝衣针，将之与万用表笔靠紧，然后取一根多股电缆里的细铜线，用细铜线将表笔和缝衣针绑在一起，再用焊锡焊牢。这样用带有细小针尖的表笔去测那些SMT元件的时候就再无短路之虞，而且针尖可以刺破绝缘涂层，直捣关键部位，再也不必费神去刮那些膜膜了。 05公共电源短路故障 电路板维修中，如果碰到公共电源短路的故障往往头大，因为很多器件都共用同一电源，每一个用此电源的器件都有短路的嫌疑。如果板上元件不多，采用“锄大地”的方式终归可以找到短路点；如果元件太多，“锄大地”能不能锄到状况就要靠运气了。在此推荐一比较管用的方法，采用此法，事半功倍，往往能很快找到故障点。要有一个电压电流皆可调的电源，电压0-30V，电流0-3A，这种电源不贵，大概300元左右。将开路电压调到器件电源电压水平，先将电流调至最小，将此电压加在电路的电源电压点如74系列芯片的5V和0V端，视乎短路程度，慢慢将电流增大。用手摸器件，当摸到某个器件发热明显，这个往往就是损坏的元件，可将之取下进一步测量确认。当然操作时电压一定不能超过器件的工作电压，并且不能接反，否则会烧坏其它好的器件。 06板卡故障 工业控制用到的板卡越来越多，很多板卡采用金手指插入插槽的方式。由于工业现场环境恶劣，多尘、潮湿、多腐蚀气体的环境易使板卡产生接触不良故障，很多朋友可能通过更换板卡的方式解决了问题，但购买板卡的费用非常可观，尤其某些进口设备的板卡。其实大家不妨使用橡皮擦在金手指上反复擦几下，将金手指上的污物清理干净后，再试机，没准就解决了问题，方法简单又实用。 07电气故障 各种时好时坏电气故障从概率大小来讲大概包括以下几种情况： 接触不良：板卡与插槽接触不良、缆线内部折断时通时不通、线插头及接线端子接触不好、元器件虚焊等皆属此类； 信号受干扰：对数字电路而言，在特定的情况条件下故障才会呈现，有可能确实是干扰太大影响了控制系统使其出错，也有电路板个别元件参数或整体表现参数出现了变化，使抗干扰能力趋向临界点从而出现故障； 元器件热稳定性不好：从大量的维修实践来看，其中首推电解电容的热稳定性不好，其次是其它电容、三极管、二极管、IC、电阻等； 电路板上有湿气、尘土等：湿气和积尘会导电具有电阻效应，而且在热胀冷缩的过程中阻值还会变化，这个电阻值会同其它元件有并联效果，这个效果比较强时就会改变电路参数使故障发生； 软件也是考虑因素之一：电路中许多参数使用软件来调整，某些参数的裕量调得太低处于临界范围，当机器运行工况符合软件判定故障的理由时，那么报警就会出现。
2024-12-18 157浏览 -
什么是NTC热敏电阻？
▼关注下方公众号了解更多▼ 从事电子行业的朋友们，应该对热敏电阻不陌生吧！那么笔者在这里抛出一个问题：你知道NTC热敏电阻是什么吗？ 百度百科上给的定义是：热敏电阻是一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻（PTC thermistor，即 Positive Temperature Coefficient thermistor）和负温度系数热敏电阻（NTC thermistor，即 Negative Temperature Coefficient thermistor）。正温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而减小。它们同属于半导体器件。 NTC热敏电阻（图片来源：网络） 大家可以看到，NTC热敏电阻是热敏电阻的一部分，其电阻值是随着温度的升高而减小的，英文就用“negative”指代，而negative这个词的意思是消极的、否定的、阴性的，放在热敏电阻这个语境当中指的就是下降的，这样就明白了为什么它叫做NTC热敏电阻。 明白了NTC热敏电阻的性质，我们就可以把它应用在多种场合当中，这其中温度检测和温度补偿是用的比较多的。关注公众号：硬件笔记本 举个例子，使用晶体管或晶振的电子电路的工作情况，因温度变化而会稍稍不稳定，此时，通过将电阻值会随温度上升而下降的NTC热敏电阻嵌入电路中，便可保持电路稳定工作了。 而关于NTC热敏电阻的分类，则可分为盘式、SMD、玻璃封装二极管、树脂封装被膜线等形状，作为温度保护器件嵌入到电路中的，则是通过积层工艺制造的SMD形状贴片NTC热敏电阻。 笔者将其简称为贴片NTC热敏电阻。现在我们来看看它有哪些具体应用。 一、智能手机/平板当中的温度检测与温度补偿 智能手机或平板中，会使用多个NTC热敏电阻，用于温度检测以及温度补偿。其使用实例如下图所示： 智能手机/平板NTC热敏电阻(温度检测/温度补偿)的主要使用示例（图片来源：网络） 其基本电路是与NTC热敏电阻以及固定电阻进行串联的分压电路。CPU及功率模块等安装在发热部位附近的NTC热敏电阻，其电阻值会随温度上升而下降，因此分压电路的输出电压会发生变化。 该变化输送至微控制器后，将会保护电路元件免受过热造成的影响，或者也可进行温度补偿。 温度检测/温度补偿基本电路（图片来源：网络） 二、移动设备电池充电中的温度检测 智能手机等移动设备的电池组中（锂离子电池）除了+端子与-端子之外，还有另外一个端子----T端子。是用来温度监测的，其内部也搭载有NTC热敏电阻。 在电池温度上升时，NTC热敏电阻的温度也会随之上升，从而电阻值会下降，当超过上限充电温度时，充电控制IC将会停止充电。 下图为基本的电路示例。电池组内的保护IC会测量电池电压，从而防止过充电或过放电。 在快速充电等要求充电控制更为精准的情况时，将会使NTC热敏电阻与充电控制IC进行连接，从而用于测量环境温度。 移动设备电池充电中的温度检测（图片来源：网络） 三、微控制器的温度检测 由于智能手机等微控制器需要确保工作的可靠性，因此需要保护其免受过热所带来的影响。下图为组合了NTC热敏电阻与固定电阻的微控制器温度保护电路示例。 微控制器的温度检测（图片来源：网络） 由上图所示，NTC热敏电阻由固定电阻RS与分压电路构成。若流过过度的电路，NTC热敏电阻温度将会上升，电阻值将会下降，从而将抑制微控制器的驱动电压。 使用的电路元件为小型SMD贴片式的NTC热敏电阻以及电阻器，因此直接贴装于电路基板或发热部上，即可起到有效的温度保护作用。 四、LED照明系统的温度检测 LED照明，大家应该都不陌生吧！我们要明白的是，虽然LED照明耗电量低、寿命长，但根据不同的使用方法，会出现寿命缩短、发光效率降低等情况。关注公众号：硬件笔记本 这是什么原因呢？原来，LED器件中作为发光层的半导体PN接合面会发热，该温度称为接合温度。流过LED的电流变大时，亮度将会提高，发热量也会随之增加，从而接合温度将会变高，寿命将会缩短；若接合温度过低时，发光效率将会下降，从而亮度将会降低。 为此，为了发挥LED的最大效率，需要以最佳温度进行工作。这就需要NTC热敏电阻大显身手了。 通过将NTC热敏电阻嵌入电路，并与LED进行热耦合后，便可作为简易温度保护电路进行工作。若与最佳工作温度存在偏差，则会以NTC热敏电阻的电阻变化形式表现出来，此时将会对流过LED的电流进行补偿。最终将会在降低LED电力损耗的同时，实现长寿命化。 LED照明系统的温度检测
2024-12-06 91浏览 -
拆解宁德时代BMS电流采样模块
前面学习问界M5的BMS硬件设计时，聊到其使用的电流采样方案（如下图），是一个单独的电流采样模块（CSU）；实际上CATL的这套BMS方案不仅用在问界上，其他很多主机厂也有使用，例如理想等，今天就单独把这个电流采样模块学习总结下。 CATL的这套电流采样方案是采用霍尔传感器与CSU+SHUNT两条采样路径，这样做是为了实现更高的功能安全等级。 霍尔传感器 先看下此霍尔传感器，是来自于LEM的HAH1DRW 1500S系列产品，它是基于开环霍尔原理，输出电压信号。 具体使用方法如下图（来自于LEM官网）：BMS需要给其供电，并检测开环霍尔返回的电压信号；其使用单电源5V供电即可，输出的offset为2.5V，当电流方向不同时，输出会基于offset上下2V左右变化。 此开环霍尔的采样精度如下表（来自于LEM官网），最大达到3.25%，所以此开环霍尔一般是用于冗余采样对比，不会用于SOC的计算。 CSU 接下来看下电流采样模块（CSU），如下图所示：产品尺寸大概为85mm*78mm*25mm，分为上下两部分壳体，塑料材质，呈黑色；对外有两个连接器，贴片封装。 取走上盖如下图：单板看起来也比较清晰，四角用螺钉固定。 直接看下这个PCBA板，T面如下：尺寸大概为73mm*67mm*10mm，1.6mm厚，猜测是4层板；单板上所有器件都有涂覆三防漆，对外有只两个连接器，一个4PIN，一个5PIN；单板上最小器件封装为0603。 B面如下图：可以发现B面虽然没有布置任何器件，但主要区域也涂覆了三防漆。 然后看下这个单板的功能模块划分，如下图：也比较清晰，左侧为高压采样电路，主要是电流采样功能，右侧是低压电路，主要是供电与通信；其对外为CAN通信，通过纳芯微的数字隔离芯片连接到高压电路的MCU，此MCU型号为NXP的MM9Z1J638BM2EP，这个芯片之前在介绍MODEL S Plaid的小电池BMS时有学习过，这里不赘述。 隔离电源是常见的推挽电源方案，高压两端有安规电容跨接，用于解决EMC问题，并使用了两个串联。 SHUNT 最后，使用的SHUNT如下图，是带有PCB小板的类型，板上有个5PIN的连接器，其中2PIN用于NTC，2PIN用于电流采样，剩下中间的1PIN是地线；这个地方注意下NTC的布置位置，这里是布置在最中心处，对应温度最高点。 PCBA的表面器件都有涂覆三防漆，NTC封装为0603，电容封装为0805，连接器为贴片类型，可能来自于MOLEX；PCB厚度为1.6mm。 最后，此SHUNT尺寸为8436、4mm厚度，25uΩ，可能来自于厂家乾坤，外表面镀锡。 总结： 夜深了，刚码完字，睡觉；以上所有，仅供参考。
2024-11-22 132浏览 -
贴片功率电感失效原因
电感器失效模式：电感量和其他性能的超差、开路、短路。 贴片功率电感失效原因： 1.磁芯在加工过程中产生的机械应力较大，未得到释放； 2.磁芯内有杂质或空洞磁芯材料本身不均匀，影响磁芯的磁场状况，使磁芯的磁导率发生了偏差； 3.由于烧结后产生的烧结裂纹； 4.铜线与铜带浸焊连接时，线圈部分溅到锡液，融化了漆包线的绝缘层，造成短路； 5.铜线纤细，在与铜带连接时，造成假焊，开路失效。 一、耐焊性 低频贴片功率电感经回流焊后感量上升<20％。 由于回流焊的温度超过了低频贴片电感材料的居里温度，出现退磁现象。贴片电感退磁后，贴片电感材料的磁导率恢复到最大值，感量上升。一般要求的控制范围是贴片电感耐焊接热后，感量上升幅度小于20%。 耐焊性可能造成的问题是有时小批量手工焊时，电路性能全部合格（此时贴片电感未整体加热，感量上升小）。但大批量贴片时，发现有部分电路性能下降。这可能是由于过回流焊后，贴片电感感量会上升，影响了线路的性能。在对贴片电感感量精度要求较严格的地方（如信号接收发射电路），应加大对贴片电感耐焊性的关注。 检测方法：先测量贴片电感在常温时的感量值，再将贴片电感浸入熔化的焊锡罐里10秒钟左右，取出。待贴片电感彻底冷却后，测量贴片电感新的感量值。感量增大的百分比既为该贴片电感的耐焊性大小。 二、可焊性 当达到回流焊的温度时，金属银（Ag）会跟金属锡（Sn）反应形成共熔物，因此不能在贴片电感的银端头上直接镀锡。而是在银端头上先镀镍（2ｕm左右），形成隔绝层，然后再镀锡（4－8ｕm）。 可焊性检测 将待检测的贴片电感的端头用酒精清洗干净，将贴片电感在熔化的焊锡罐中浸入4秒钟左右，取出。如果贴片电感端头的焊锡覆盖率达到90％以上，则可焊性合格。 可焊性不良 1、端头氧化：当贴片电感受高温、潮湿、化学品、氧化性气体（SO2、NO2等）的影响，或保存时间过长，造成贴片电感端头上的金属Sn氧化成SnO2，贴片电感端头变暗。由于SnO2不和Sn、Ag、Cu等生成共熔物，导致贴片电感可焊性下降。贴片电感产品保质期：半年。如果贴片电感端头被污染，比如油性物质，溶剂等，也会造成可焊性下降。 2、镀镍层太薄：如果镀镍时，镍层太薄不能起隔离作用。回流焊时，贴片电感端头上的Sn和自身的Ag首先反应，而影响了贴片电感端头上的Sn和焊盘上的焊膏共熔，造成吃银现象，贴片电感的可焊性下降。 判断方法：将贴片电感浸入熔化的焊锡罐中几秒钟，取出。如发现端头出现坑洼情况，甚至出现瓷体外露，则可判断是出现吃银现象的。 3、焊接不良 内应力 如果贴片电感在制作过程中产生了较大的内部应力，且未采取措施消除应力，在回流焊过程中，贴好的贴片电感会因为内应力的影响产生立片，俗称立碑效应。 判断贴片电感是否存在较大的内应力，可采取一个较简便的方法： 取几百只的贴片电感，放入一般的烤箱或低温炉中，升温至230℃左右，保温，观察炉内情况。如听见噼噼叭叭的响声，甚至有片子跳起来的声音，说明产品有较大的内应力。 元件变形 如果贴片电感产品有弯曲变形，焊接时会有放大效应。 焊接不良、虚焊 焊接正常如图 焊盘设计不当 a.焊盘两端应对称设计，避免大小不一，否则两端的熔融时间和润湿力会不同。 b.焊合的长度在0.3mm以上（即贴片电感的金属端头和焊盘的重合长度）。 c.焊盘余地的长度尽量小，一般不超过0.5mm。 d.焊盘的本身宽度不宜太宽，其合理宽度和MLCI宽度相比，不宜超过0.25mm。 贴片不良 当贴片因为焊垫的不平或焊膏的滑动，而造成贴片电感偏移了θ角时。由于焊垫熔融时产生的润湿力，可能形成以上三种情况，其中自行归正为主，但有时会出现拉的更斜，或者单点拉正的情况，贴片电感被拉到一个焊盘上，甚至被拉起来，斜立或直立（立碑现象）。目前带θ角偏移视觉检测的贴片机可减少此类失效的发生。 焊接温度 回流焊机的焊接温度曲线须根据焊料的要求设定，应该尽量保证贴片电感两端的焊料同时熔融，以避免两端产生润湿力的时间不同，导致贴片电感在焊接过程中出现移位。如出现焊接不良，可先确认一下，回流焊机温度是否出现异常，或者焊料有所变更。 电感在急冷、急热或局部加热的情况下易破损，因此焊接时应特别注意焊接温度的控制，同时尽可能缩短焊接接触时间。 四、上机开路 虚焊、焊接接触不良 从线路板上取下贴片电感测试，贴片电感性能是否正常。 电流烧穿 如果选取的贴片电感磁珠的额定电流较小，或电路中存在大的冲击电流会造成电流烧穿，贴片电感或磁珠失效，导致电路开路。从线路板上取下贴片电感测试，贴片电感失效，有时有烧坏的痕迹。如果出现电流烧穿，失效的产品数量会较多，同批次中失效产品一般达到百分级以上。 焊接开路 回流焊时急冷急热，使贴片电感内部产生应力，导致有极少部分的内部存在开路隐患的贴片电感的缺陷变大，造成贴片电感开路。从线路板上取下贴片电感测试，贴片电感失效。如果出现焊接开路，失效的产品数量一般较少，同批次中失效产品一般小于千分级。 金籁科技一体成型电感 五、磁体破损 磁体强度 贴片电感烧结不好或其它原因，造成瓷体整体强度不够，脆性大，在贴片时，或产品受外力冲击造成瓷体破损。 附着力 如果贴片电感端头银层的附着力差，回流焊时，贴片电感急冷急热，热胀冷缩产生应力，以及瓷体受外力冲击，均有可能会造成贴片电感端头和瓷体分离、脱落；或者焊盘太大，回流焊时，焊膏熔融和端头反应时产生的润湿力大于端头附着力，造成端头破坏。 贴片电感过烧或生烧，或者制造过程中，内部产生微裂纹。回流焊时急冷急热，使贴片电感内部产生应力，出现晶裂，或微裂纹扩大，造成磁体破损等情况。
2024-11-21 162浏览 -
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如何选择合适的电子元器件进行设计
电子元器件是一类器件的总称，我们常见的元器件包括电阻、电敏、电容、电感、连接器等等。为增进大家对元器件的认识，本文将对元器件的布局、元器件的走线方式予以介绍。如果你对元器件具有兴趣，不妨继续往下阅读...
2024-08-26 181浏览 -
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