电路板短路检测终极大法
电路板短路检测终极大法
相信电路板修得多的朋友，一定碰到过公共电源短路的情形。大多数情况是，当你用万用表测试电路板的某个电源电压对地之间的电阻值，显示非常之小，几十欧姆，几欧姆，零点几欧姆，甚至显示0欧姆，这可能比正常的电阻值小很多，而使用这一路电源的器件有不少，哪一个都有短路的可能，怎样快速有效的定位短路元件呢？在此深度工控详细介绍几种方法的操作手法，并分析其利弊。
首先，要判断是否真正短路。经验不够的朋友往往在电路板某个电源电压点是否短路上纠结，因为不同电路板电源两端电阻值范围并不确定，某些板子有可能几百欧姆就短路了，而某些几个欧姆也正常，这就需要我们平常对一些电路板电源端对地电阻进行一些大致测试来建立一些感性认识了。一般来说，大部分没有大功率CPU芯片的电路板，电源端电阻值在几百欧姆以上，芯片越多的板子，电阻值也越小。比如集成度很高的工控主板，CPU芯片的电源端阻值就很小，甚至10%u3A9以下都正常。当然，如果手头有相同的板子对比，就很容易判断是否有短路。
一、电源引脚割断法
使用工具：斜口钳（针对插件）或热风枪（针对贴片元件）
这个方法只是在极端简陋的条件下采用，依次把一个个元器件电源引脚断开，再测试电源正负之间的电阻值有没有因而变大很多，如果刚好碰到这种情况，就可以确定短路元件。但是这个要完全凭运气，运气不好，会割断很多元件甚至到最后一个，费时费事，并且对好的元器件也有损伤。一般不到万不得已不要采用，而且只适用于元件较少的板子。
二、电烧法
使用工具：可调电源，您的玉手（天然温度感应器）
这个是首推的方法，你要准备一个电压和电流可调并且有电压电流显示的电源，确定板子上的额定电源电压后（比如5V电压），在电源不接负载的情况下，将可调电源调至板子的额定电源电压，将电流旋钮调至较小位置，然后将正负极加上电路板。通电后，因为短路，电压会被拉低，此时切勿调节电压旋钮，只需调节电流旋钮，慢慢调大电流，同时注意观察显示的电流和电压，计算电流和电压的乘积，这个乘积就是电源电路板获得的功率，当这个功率超过1W时（最多不超过2W），开始用手去摸相应的元件，摸到哪个元件特别发热（应该在60℃以上才算热，40℃以下不算），就取下这个元件，再测试一下板子电源端的对地阻值，或者测试取下电路板后的元件它的电源引脚之间的阻值，整个阻值前后有非常明显的变化，比如取下元件后电路板电阻由几欧姆变成了几百欧姆，那么就可以确定短路确由该元件引起。
三、阻抗法
使用工具：数字电桥或毫欧表
有些短路，测试电源端电阻几乎接近0欧姆，接上可调电源后，因为短路太厉害，即使电流调整到可调电源的最大值，电压也升不上去，所以电压电流乘积（功率）就自然上不去，元器件不会有明显发热，而且因为连接可调电源和电路板的导线也有电阻，电流大了，发热都在导线内部了。这种情况使用电烧法无法准确判断短路点，就可以使用数字电桥或毫欧表来定位短路点了。我们知道，电路板上的元件的各个引脚是通过PCB的铜箔走线连接在一起的，铜箔走线不是超导体，本身也是有电阻值的。例如PCB上铜箔厚度是35%u3BCm，印制线宽1mm，则每10mm长，其电阻值为5m%u3A9左右，这个电阻值普通万用表测试不出来，而使用数字电桥的DCR（直流电阻）测试功能或者毫欧表就可以测试出来。
假设电路板上共有10个芯片，由于某个芯片短路很厉害，万用表测试VCC和GND之间只有0.2%u3A9电阻值，不说一般的廉价万用表达不到显示0.2%u3A9的精度，而且这个显示的电阻值还会随着万用表表笔的接触程度有所变化（接触电阻不稳定），所以万用表是没法定位这种短路点的，而数字电桥或毫欧表对1m%u3A9的变化都可以感知，我们只要在每一个元件的VCC和GND引脚上测试一次电阻值并记录，定位电阻值最小的那个元件即可。
当然，这种方法也有局限性，例如元件多了，或者PCB内部中间层短路，排除起来就有困难。
四、恒流测电压法
使用工具：可调电源或者专用恒流源。
这方法和数字电桥毫欧表本质上是一样的，针对短路比较严重的情况。方法操作比较简单，成本较小，更加适合芯片元件数量较多的情况。具体的操作是这样的：将可调电源电压调整为电路板元件的额定电压以下，比如5V电压供电那就设定无负载时可调电源输出5V以下，先将电流旋钮调至最小，然后将输出短接，这时候恒流指示灯亮起，然后再慢慢调大电流，让电流显示为一个固定值，比如1A，然后再也不要动电流旋钮，将电流加在电路板VCC和GND之间，注意电压方向切勿搞反。接下来就可以直接测试电路板上元件VCC和GND引脚的电压，如果某个元件真实短路，则此元件VCC和GND引脚的电压就最小，元件定位以后，我们再取下这个元件，电路板短路消失，就可以完全确定短路是由这个元件引起。
采用此法切记两点：1.接入电源后一定要保持恒流指示灯亮起，2.开始比较各元件VCC引脚对其GND引脚电压时，不要再调整电流旋钮。
五、磁场追踪法
工具：短路故障追踪仪
根据安培定律，通以电流的导线会产生磁场，电流越大，磁场越强。如果使用磁场强度传感器（霍尔传感器）把磁场强度测试出来，就可以非接触式地感知某处是否短路。专用的短路追踪仪一般就有这种功能，如果某个元件短路，电流大部分流过此元件，在此元件的内部产生的磁场也就越强，如果使用霍尔探头检测配合声音频率从低到高输出对应磁场强度从低到高，最后探测到声音越尖细的地方就是短路点。
磁场追踪法要注意两点：一是要不断改变探头的方位，当导线的磁场垂直穿过霍尔传感器时，才可探测到最大磁场；二是此种方法不适用电路板上有磁性元件的场合，如电感、变压器、继电器等，这些器件的聚磁作用会对探测器产生干扰。
六、冷却剂快速降温法
工具材料：电子元件故障检测急速冷冻剂
操作方法是，参照电烧法给电路板加电，再在怀疑短路的地方喷上冷冻剂，如果有元件短路发热，白霜状的冷冻剂会迅速挥发，呈现与周边不同的颜色，这样就可以迅速定位损坏元件。此方法对短路电阻非常小的情况无能为力，因为对应的短路点功耗太小，发热不明显。
七、热像法
工具：红外线热像仪
红外线热像仪可以通过感知物体各部分发射的红外线情况来精确检测温度。电路板通电后，哪里有短路发热，对应的红外线特征就会越明显，消失的图像颜色就会越突出，最高温度和最低温度点还会标注出来，检测短路非常方便。热像仪检测对二极管、电容、IC的故障定位非常准确，在我们的维修工作中屡建奇功，缺点就是目前高像素的红外线热像仪价格比较昂贵。
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