Quelles sont les méthodes efficaces de diagnostic d'un court-circuit actif? J'entends par là un court-circuit qui ne se présente qu'après la mise sous tension d'un PCB.

tl; dr

J'ai un design en phase de prototype. 17 de mes 20 planches fonctionnent très bien. Les 3 autres ont tous un court-circuit sur un rail de 3,3 V. Cela n'apparaît qu'après la mise sous tension de la carte. Après avoir retiré la plupart des composants du rail, je l'ai retrouvé jusqu'à un Ethernet PHY. Si je soulève le circuit intégré, mon rail est solide comme le roc à 3,3 V. Quand je l'ai remis (également essayé 2 nouveaux circuits intégrés), mon rail est de nouveau surchargé et il tombe.

J'ai inspecté visuellement et j'ai sondé la planche à la recherche de shorts, mais je n'en trouve pas. J'ai enlevé à peu près tout autour du circuit intégré (cristal, résistances série, billes de ferrite, etc.) mais j'ai toujours le même comportement. J'ai également essayé de maintenir la puce à zéro, mais cela n'aide pas. J'ai soulevé des broches individuelles sur le circuit intégré (VDDIO) et cela l'a fixé, mais n'offre pas un vrai diagnostic. Je commence à me demander s'il y a un problème avec la fab PCB, mais je ne sais pas vraiment comment cela pourrait provoquer cela. Ils prétendent faire 100% E-test. Tout conseil sera apprécié!

Bien que je vous souhaite bonne chance dans votre projet de caméra thermique, je m'attends à ce que la caméra vous montre le circuit intégré affecté par le court-circuit (Ethernet PHY?), Pas le court-circuit lui-même. Il faudrait être assez chanceux pour que l'endroit réellement défectueux ait une résistance plus élevée que les composants internes d'un circuit intégré.

Si vous ne trouvez rien avec la caméra, je vérifierais alors la continuité vers le rail GND / 3,3V sur l'une des broches IC qui ne sont pas réellement connectées à GND / 3,3V. Faites-le avec une diode testée, car une jonction polarisée vers l'avant est assez proche d'un court-circuit.

Si cela s'avère négatif, j'alimenterais le PCB avec l'IC retiré et vérifierais la tension sur toutes les broches (idéalement, une forme d'onde de mise sous tension mais cela peut être fastidieux pour un grand nombre de broches). Toute tension en dehors de la plage 0..VCC pourrait potentiellement entraîner le verrouillage du circuit intégré, une condition qui ressemble généralement à un court-circuit.

Enfin, je vérifierais si tous les pads correspondant aux broches de sortie peuvent être activement pilotés. Cela peut être fait en connectant ensemble un oscilloscope et un générateur de signal produisant une onde carrée de 0 à 3,3 V (de sorte que vous voyez l'onde carrée sur l'oscilloscope), puis en connectant la sonde aux pads. Une onde carrée disparue signifierait que quelque chose d'autre essaie de piloter le pad que l'IC voudra également piloter. Cela peut être justifié pour les broches à drain ouvert et bidir, mais pas pour les sorties pures.

Cela ne fonctionnera pas toujours, mais parfois vous pouvez retrouver un court-métrage avec une caméra thermique ... bien sûr, vous devez avoir une caméra thermique pour le faire.

Il suffit d'alimenter la carte et de regarder de très près à travers la caméra thermique pour voir si une zone de la carte devient vraiment chaude, cela pourrait vous aider à affiner la zone au moins.

Ou vous pouvez utiliser la technique de la «caméra thermique Louis Rossmann sans caméra thermique» - couvrir la carte avec de l'IPA, faire passer le courant dans le court-circuit - la chose court-circuitée se réchauffe et l'alcool s'évapore très rapidement. Cela rend vraiment évident ce qui est en court-circuit. Voir la démo ici: https://youtu.be/gRV0cmIj5Ks?t=236 - oui, c'est un peu un mauvais exemple, car il trouve le court avec la caméra thermique dans ce cas, mais il utilise généralement la méthode de l'alcool, et il fonctionne très bien.

Si vous ne pouvez pas mettre suffisamment de courant dans les rails pour être visible sous forme de chaleur, vous pouvez essayer d'utiliser un voltmètre sensible.

Placez le multimètre dans la plage de microvolts (µV), touchez une sonde d'où vient le courant et une autre sonde où vous pensez qu'il pourrait aller. Plus le courant passe par cette route, plus la différence du compteur sera élevée.

Ma technique habituelle consiste à garder une sonde toujours sur le connecteur d'alimentation ou la broche de sortie du régulateur de tension et à déplacer l'autre sonde jusqu'à ce que je trouve la différence la plus élevée. Ce point est alors le plus proche du court-circuit.

Les traces de PCB ont une résistance d'environ 1 milliohm par millimètre, selon la largeur bien sûr (vous pouvez vérifier avec une calculatrice ). Ainsi, si le court-circuit tire par exemple 100mA, vous devriez voir une différence de 1mV tous les 10 millimètres.

Vous pouvez également essayer de le faire du côté GND, ce qui pourrait être utile si le court-circuit se fait entre une broche de sortie IC et la masse. Mais si la carte a un bon plan GND, vous ne verrez probablement pas de tension avec de petits courants.

Les bonnes options sont déjà mentionnées, mais j'ajouterais ceci. Avertissement : il est plus adapté aux courts métrages sur traces de signal.

Traceur de nœuds coincés

L'art de l'électronique, p. 276, traite du "traceur de nœuds coincés" - un microvoltmètre sensible, que vous utilisez lorsque le circuit est alimenté, et qui peut vous indiquer où se trouve le court-circuit. Vous gardez l'une des sondes sur un emplacement fixe (par exemple le rail 3V3), l'autre vous déplacez le long des traces de PCB. Les traces qui portent le court-circuit présentent une chute de tension mesurable, donc plus vous vous rapprochez du court-circuit, plus l'affichage sur le voltmètre sera grand.

Je ne l'ai jamais construit, mais cela semble raisonnable (et Tony EE le mentionne également). Mais c'est vraiment plus utile lorsque les traces de PCB en question sont minces.

Fixer un court

Dans le cas où le court-circuit se trouve dans un circuit intégré, il s'agit généralement d'un circuit intégré défectueux et je le changerais simplement. Il peut avoir été tué par ESD ou par une sorte d'abus.

Si c'est sur le PCB (et que vous n'avez pas eu de test électrique), j'aime les réparer en plaçant un grand supercap (2kF@2.7V) sur le court pour vaporiser les petites moustaches qui l'ont causé. Une fois, nous avions un lot de PCB parsemés de problèmes comme celui-ci (en raison d'une mauvaise conversion en gerber, ce qui les rendait non conformes au RDC du fab). Nous avons réparé un tas de planches qui avaient des moustaches comme ça, c'était une expérience très amusante (bien que puante) :)

Si votre électronique ne sera pas détruite par 2,7 V, vous pouvez également utiliser cette méthode sur une carte peuplée. Faites juste attention à la polarité, sinon il y aura de la fumée partout :)