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如何检测电感以及防止高阻抗短路

八月 11, 2021 | Todd Kolmodin, Gardien
如何检测电感以及防止高阻抗短路

电子行业非常熟悉电气测试中的电流、电压、电阻这些术语。这些电气要素的组合构成了普通PCB的标准电气测试,以IPC-9252标准作为基本要求。根据性能等级,采用不同的参数来筛选PCB。几十年来,这类测试方法检测PCB一直是行业的惯例 ,有很多设备可以进行这些基本的测试。

然而,时代在改变。设计人员不断推进行业的发展,封装尺寸越来越小,PCB也变得越来越小,新的电气特性开始进入行业视野,我们必须考虑电容和电感。

如今,新的要求催生了埋电容和电感。现在飞针测试设备可以通过间接测试和电容放电分析来测量电容,直接测量实际值非常困难。如果提供了设计图纸,给出了直接测量电容的位置(带数值),那么就可以像测试埋电阻一样测试埋电容。

 

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然而,测量电感就更具挑战性了。大多数夹具测试仪不具有相应的配置,无法测试电流、电压、电阻等标准ET参数以外的参数。这些测量系统无法测量电感,而埋电感或有源电感对PCB来说不是什么新鲜事。过去,简单的一次和二次无源线圈被设置在PCB上的圆形或方型绕组内。一次绕组和二次绕组的电阻很容易测量。

但如果其自身短路(记住是圆形),则一次或二次绕组内部的电阻变化不足以引起连续性故障。因此,应测量线圈的实际电感,以确保一次或二次绕组以及两者均不发生击穿。一些新型飞针测试仪已经开发出可以测量电感的软件模块。跟埋置电阻一样,单位为亨利的电感也会记录在网表中,飞针可以像测试其他任何网络一样测量线圈的电感。但是,标准配置没有这项功能,需要升级测量系统。如果对自动化电感测试感兴趣,可咨询您首选的设备供应商,讨论有哪些选项可供选择。

电气测试领域的另一个问题是出现高阻抗短路,有时称为High-Z或“微短路”,可能在测试时短暂出现。这些微短路有可能就像细条或晶须一样,只需要非常小的电流就能像保险丝一样“熔断”。技术人员这时尝试验证所报告的短路,但会发现短路已消失,再重新测试PCB,也能通过测试。但是,这就是一颗滴答作响的定时炸弹。通过了测试的PCB经过组装最终投入使用,然而,在其深处,名为电化学迁移的过程可能正在发生。当“保险丝熔断”引起内部燃烧,会留下燃烧沉积物,随着时间的推移,金属离子从一个电极迁移到另一个电极,会在曾经短路的走线或走线之间迁移。最坏的情况就是导致电气路径再次出现高阻抗短路,最终产品在实际使用中出现功能劣化或完全失效。

为解决这一问题,应在仍能检测到高阻抗短路的同时向电路施加极低的电流。很多时候,这些短路会远远高于标准ET绝缘参数,例如10兆欧或20兆欧。采用“微短路”算法,一些测试设备可以发现这些缺陷而不会摧毁电路。在寻找高阻抗故障的同时,将电流保持在尽可能的下限是关键。使用标准方法,电流可能会超过短路的电阻阈值,电路会被加热并最终熔断。这种情况几乎会立即发生,因此应在标准ET筛查前进行此项检查。这样,在施加更大电流之前,可以立即找出微短路。

 

电流限值μA

电压(V

短路阀值MΩ

5

10

154

10

20

310

15

30

466

20

40

500

25

50

500

 

在标准ET后再进行微短路测试无法达到测试目的,因为损伤可能已经发生。还必须记住,这些短路可能表现出非常高的阻抗,标准欧姆表无法验证是否存在高阻抗。因此,在微短路检测中,不能因为欧姆表没有检测到缺陷就认为没有问题。如果没有适当的验证设备,请重新测试PCB;如果再次没有通过,请相信仪器,该PCB是有问题的。怀疑仪器出现错误将会带来灾难。

注意安全!

 

Todd Kolmodin任Gardien Services USA公司质量副总裁,是电气测试和可靠性领域的专家。

 

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标签:
#PCB  #测试与检验  #检测  #电感  #高阻抗短路 

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