تعمیر بردهای الکترونیکی (PCB)

در این پست قصد داریم عیب یابی و تعمیر بردهای الکترونیکی را به همراه تصاویر آموزشی به شما همراهان آموزشگاه فنون برق آموزش دهیم امیدواریم این مقاله آموزشی مورد پسند شما عزیزان قرار گیرد …

تعمیر بردهای الکترونیکی (PCB)

بسیاری از تعمیرات تخته کوچک را می توان با استفاده از ابزارهای اصلی مانند DMM (مولتی مترهای دیجیتال) و اسیلوسکوپ برای اندازه گیری ولتاژها و شکل موج در نقاط آزمایش قابل توجه یک مدار انجام داد.

عیب یابی PCB های مدرن ، پیچیده و چند لایه (برد مدار چاپی) اغلب چالش برانگیز است و عواملی مانند اسناد موجود در سرعت تعمیرات نقش دارد.

سیستم های خودکار تعمیر برد

سیستم های خودکار ممکن است برای بارهای بزرگتر تعمیر مقرون به صرفه باشند. هر کسی که به لوازم الکترونیکی علاقه مند است ، مجبور است با یک یا دو برد مرده روبرو شود تعمیر بردهای الکترونیکی  امروزه بسیار پیچیده تر از چند سال پیش است.

اشتباهات تولیدی و خرابی قطعات در حین کار به امری عادی تبدیل شده است.

بردهای الکترونیکی قدیمی می توانند به دلیل خرابی قطعات – به ویژه خازن های الکترولیتی – خراب شوند ، اما قطعات جدید (با فرض صحیح طرح) ممکن است به دلیل خطاهای تولید ، لحیم کاری ضعیف یا نادرست ، لحیم کاری پل ها و غیره کار نکنند.

آموزش تعمیر بردهای الکترونیکی (PCB)

در حالی که لحیم کاری ساده و تعمیرات قطعات ممکن است برای رفع مشکلات پیچیده مناسب باشد ، برخی از تعمیرات ممکن است به رویکردهای تخصصی بیشتری برای یافتن علل خرابی نیاز داشته باشند.

تعمیر مجموعه های کامل PCB می تواند ترسناک به نظر برسد ، اما یک روش هوشمند در یافتن و رفع سریع مشکلات کمک می کند.  

عاقلانه است که گزارشی از نحوه خرابی برد از کاربر نهایی دریافت کنید.

۱- تعمیر بردهای الکترونیکی (PCB):آیا تا به حال درست کار کرده است؟ آیا بروزرسانی نرم افزاری باعث ایجاد خرابی شده است؟ آیا می توانید سرنخ های آشکاری از قبیل سیم ها یا خطوط شکسته را مشاهده کنید؟   معمولاً عاقلانه است که ابتدا از تغذیه PCB آسیب دیده خودداری کنید.

۲- به عنوان مثال ، اگر به یک فیوز سوخته ساده مشکوک هستید ، دلیل این مسئله باید مشخص شود نه اینکه فقط فیوز را جایگزین کنید (با یک فیوز بزرگتر!). اتصال کوتاه یا اضافه بار معمولاً علائم گویایی به جای می گذارد.

 ۳-  اگر PCB(برد الکترونیکی) به طور مطلوبی برای جلوگیری از رطوبت و گرد و غبار پوشانده شده است ، قبل از شروع تشخیص خطا ، باید این لایه (حداقل در چند نقطه آزمایش حساس) برداشته شود.

۴- ممکن است لازم باشد روکش های سازگار با حلال ها ، لایه برداری یا انفجار برداشته شوند ، اما تکنیک جدیدی در حال توسعه است که به موجب آن می توان پوشش را با پین های تست بسیار تیز سوراخ کرد (شکل ۱ را ببینید). تصویر ۱. پروب های سوراخ کننده در پوشش مطابق نفوذ می کنند. قبل از شروع تعمیر ، مدارهای مربوطه ، تابلوهای خوب و تجهیزات تست مناسب مانند DMM ، ابزار دستی لحیم کاری/آبگیری ، اسیلوسکوپ ، منبع تغذیه و غیره را جمع آوری کنید (شکل ۲) شکل ۲. ابزارهای معمولی روی نیمکت: LCR متر ، اسیلوسکوپ ، DMM و تجزیه و تحلیل طیف.

کاربرد مولتی متر در تعمیر بردهای الکتریکی

همه کاره ترین ابزار مولتی متر است ، اما بسته به پیچیدگی PCB ، ممکن است برای بررسی عملکرد مدار ، یک متر LCR ، اسیلوسکوپ ، منبع تغذیه و آنالیزور منطقی مورد نیاز باشد.

مدارهای RF ممکن است به ابزارهای پیچیده تری مانند تجزیه کننده طیف برای بررسی فرکانس ها و سطح سیگنال نیاز داشته باشند.

در اینجا برخی از استراتژی ها برای ساده سازی روند کار مجدد و تعمیر PCB ها (برد مدار چاپی)آورده شده است.

عیب یابی نیز بسیار آسان تر است اگر یک تخته خوب شناخته شده در دسترس باشد تا بتوان مقایسه های بصری و سیگنالی را انجام داد.

فقدان یک تابلوی مقایسه ای یا اسناد ، چالش را دلهره آورتر می کند.

بررسی دیداری بردهای الکترونیکی (PCB)

اتصالات یا قطعات شل موجود در پریزها را بررسی کنید ، که اغلب در حمل و نقل از بین می روند. به دنبال قطعات سوخته یا آسیب دیده یا پل هایی باشید که باعث اتصال کوتاه سیگنال یا خطوط برق می شوند.

این جایی است که یک میکروسکوپ دیجیتالی با قدرت بالا واقعاً مفید است (شکل ۳ را ببینید). بازرسی بصری اولین گام اساسی در عیب یابی است. شکل ۳. اتصال کوتاه پل لحیم کاری بر روی میکروسکوپ نشان داده شده است.

خازن های PCB (برد الکترونیکی) را بصری بررسی کنید

خازن ها را بصری بررسی کنید. اگر نشت ، ترک ، برآمدگی یا سایر علائم خرابی مشهود است ، خازن را با نوع و ولتاژ معادل جایگزین کنید. عمر خازن ها محدود است و اغلب علت خرابی هستند. به دنبال سربی شکسته بر روی اجزا باشید.

برخی از دستگاه ها دارای سیم های کوچکی هستند که می توانند به راحتی در برد مدار خراب شوند. پاهای IC در حین مونتاژ خم می شوند. به دنبال ترک هایی در برد مدار باشید که منجر به خرابی آثار مدار یا خرابی قطعات شود.

علائم سوختگی مقاومت ها و ترانزیستورها را بروی برد PCB  پیدا کنید

اجزا یا قطعاتی مانند ترانسفورماتورها ، ترانزیستورهای خروجی قدرت ، مقاومتها و خازن هایی که علامت سوختگی را نشان می دهند با مشاهده به راحتی قابل تشخیص هستند.

سوختگی های آشکار و لکه های قهوه ای (و بوی وحشتناک) می تواند اجزای بیش از حد گرم را مشخص کند ، اما شما باید علت گرمای بیش از حد آنها را دریابید.

اتصالات ضعیف رو بردهای الکترونیکی

اتصالات ضعیف بر روی برد الکترونیکی (PCB) را شناسایی کنید اتصال یا پل لحیم کاری ضعیف یکی دیگر از موارد رایج است که در حین بازرسی بصری پیدا می شود. اتصالات لحیم کاری خوب همیشه صاف ، روشن و یکنواخت به نظر می رسند. سطح زبر لحیم می تواند مفصل معیوب را نشان دهد.  

حل مشکل اتصالات کوتاه در PCB می تواند بسیار مشکل باشد

ممکن است آزمایش نشان دهد که یک اتصال کوتاه وجود دارد ، اما اغلب موقعیت موقعیت اتصال کوتاه است.

شما می توانید مدت زمان طولانی و ناامیدی را صرف تلاش برای یافتن یک اتصال کوتاه ، به ویژه یک اتصال کوتاه بین لایه ای کنید.

یک روش پیچیده تر این است که با یک دوربین حرارتی (IR) مشاهده کنید تا محلی را نشان دهد که بیشتر از اجزای اطراف گرم می شود (به شکل ۴ مراجعه کنید).  

شکل ۴. نقاط داغ و اتصال کوتاه نشان داده شده توسط دوربین حرارتی(عیب یابی PCB).

تعمیر بردهای الکترونیکی (PCB): ولتاژ ریل را با چیزی کمتر از ۳.۳V یا ۵.۰V مورد نیاز تغذیه کنید و جریان منبع تغذیه را نیز محدود کنید.

با ولتاژ/آمپر کم شروع کنید و هر دو را به آرامی بالا بیاورید PCB ها ممکن است از طریق طراحی ضعیف گرمایش بیش از حد اجزاء ، بخاری های ناکافی ، یا سینک های گرمکن با ترکیب هیت سینک خشک شده ، عمر خود را محدود کنند.

یافتن خطا در برد PCB

یک راه سریع برای یافتن خطا ، مقایسه تصاویر حرارتی یک برد معروف با دستگاه مورد آزمایش (DUT) است. تفاوتهای قابل توجه دما می تواند محل گسل را برجسته کند. با استفاده از این رویکرد ، می توان تمام بردهای الکترونیکی  پیچیده را به صورت غیر تماسی بررسی کرد.

با این روش به سرعت می توان نقص های رایج مانند شورت برق به زمین و اجزای بد را پیدا کرد.

تغییر رنگ متفاوت تصویر ممکن است نشان دهنده گرمای بیش از حد در یک اتصال لحیم باشد  یا قسمتی از برد را که خراب است نشان دهد.

آزمایش سختی هر مقاومت ، خازن ، دیود ، ترانزیستور ، سلف ، MOSFET ، LED  جزء فعال گسسته را می توان با مولتی متر یا  LCR  متر انجام داد ، اما روشی کارآمد برای انجام اشکال زدایی نیست.

تست های ساده  بر روی برد الکترونیکی PCB

اگر می توان برد را روشن کرد ، می توان از یک مولتی متر دیجیتال برای بررسی ولتاژ ریل در IC ها ، خروجی های تنظیم کننده ولتاژ و سیگنال های واضح و سطوح ورودی/خروجی استفاده کرد.

از یک اسیلوسکوپ می توان برای بررسی شکل موج ولتاژ و ارتباطات یک برد تغذیه استفاده کرد. برای بررسی وجود خروجی سیگنال Wi-Fi PCB ، حتی یک تلفن همراه نیز می تواند مفید باشد.

عیب یابی خازن ها بر روی بردهای الکترونیکی

خازن های نشتی را می توان با استفاده از تنظیم مقاومت DMM یافت. متر را طوری تنظیم کنید که در محدوده اهم بالا بخواند و لامپ های متر را به سربرگ های مربوطه در خازن قرمز به مثبت و سیاه به منفی لمس کنید.

متر باید از صفر شروع شود و سپس به آرامی به سمت بی نهایت حرکت کند. با مقادیر خازنی زیاد ، سطح شیب دار بسیار کند خواهد بود. توجه: یک خازن خوب یک بار الکتریکی ذخیره می کند و ممکن است پس از قطع برق همچنان فعال باشد.

مراحل عیب یابی بردهای الکترونیکی

۱- قبل از اندازه گیری الکترولیتیک ، برق را قطع کرده و با اتصال یک مقاومت در طول سیم ها ، خازن را با دقت تخلیه کنید.

۲-  با وجود متر در تنظیم اهم ، مقداری جریان ثابت از سیمهای مثبت به منفی ارسال می شود و یک شورت نزدیک به صفر اهم را نشان می دهد.

۳- بررسی عملکرد موارد رابط HMI مانند پانل های لمسی و سوئیچ ها ممکن است مشکلات عملکردی را به دلیل مشکلات اتصال یا قطعات نشان دهد.

۴- کاوش سیگنال با اسیلوسکوپ نیاز به درک درستی از مدار برای تفسیر نتیجه دارد ، اما اگر یک تخته خوب برای مقایسه نتایج نقطه به نقطه داشته باشید بسیار ساده تر می شود.

۵-  آزمایشات ولتاژ DC با کاوش با اشاره به زمین شروع می شود. هنگام بررسی IC ، با آزمایش پین منبع تغذیه شروع کنید.

۶- اکثر IC ها را می توان با علامت گذاری آنها مشخص کرد و بسیاری از آنها را می توان با استفاده از دامنه و تجزیه و تحلیل منطقی از نظر عملی بر اساس مشخصات منتشر شده آنها آزمایش کرد.

شناسایی نوسانات بر روی بردهای الکترونیک

با لمس قسمتهای ولتاژ پایین یک مدار می تواند امپدانس هایی را تغییر دهد که به نوبه خود می تواند رفتار سیستم را تغییر دهد (ناخواسته داغ می شود!).

این تکنیک به همراه محدوده مورد استفاده قرار می گیرد ، می تواند به شناسایی مکانهایی که برای برداشتن نوسانات ناخواسته نیاز به ظرفیت اضافی دارند ، بپردازد.

حتما بخوانید:آشنایی با انواع برد الکترونیکی و کاربرد آنها

شکست های متناوب چالش برانگیزترین و زمان برترین مراحل فرآیند عیب یابی هستند.

خطاهای نامنظم رایج می تواند به دلیل گرم شدن بیش از حد یا خراب شدن قطعات ، لحیم کاری ضعیف و اتصالات شل باشد.

حافظه طولانی در محدوده می تواند برای بزرگنمایی روی یک سیگنال برای یافتن رویدادهای نادر مفید باشد. استفاده از اسپری فریزر در محل مناسب گاهی اوقات می تواند مسائل متناوب را تشدید و شناسایی کند.  

تعمیرگاه های حرفه ای چگونه این کار را انجام می دهند؟

تعمیرگاه های حرفه ای و مراکز تعمیراتی که دائما بردهای الکترونیکی را تعمیر می کنند ، به راه حل های بهتری نسبت به محدوده و DMM نیاز دارند.

در شرایطی که مدارهای PCB معیوب در جریان مداوم قرار می گیرند و با تأکید بیشتر بر کارایی و کاهش هزینه ها ، سیستم های تست خودکار جهانی جایگزین ابزارهای آزمایش فردی شده اند.

تسترهای درون مدار مبتنی بر رایانه ، هم یک تست منطقی درون مدار از دیجیتال و بسیاری از IC های آنالوگ ، و هم آنالیز امضای V-I تراشه ها را با استفاده از انواع گیره های آزمایشی انجام می دهند.

روش های تست خودکار PCB

تعمیر بردهای الکترونیکی (PCB): روش های تست خودکار مبتنی بر رایانه می توانند با اطمینان و پیوستگی اجرا شوند و نتایج آزمایش به طور خودکار ، با دقت بالا ، با سرعت آزمایش بالا و با انعطاف پذیری بالا ثبت شوند.

ATE های معمولی عبارتند از: آزمایش کننده های درون مدار ، انجام آزمایشات سطح دستگاه بر روی قطعات نصب شده روی برد مدار.

تسترهای عملکردی ، برای آزمایش عملکرد کامل بردها و ماژول ها از طریق اتصالات لبه ای استفاده می شود.

تست کننده های اسکن مرزی برای محصولاتی که با JTAG سازگار هستند مانند BGA ، FPGA ، CPLD یا حتی بردهای الکترونیکی   ی کامل با اتصال JTAG.

تجهیزات تست خودکار PCB

نمونه ای از سیستم تعمیر PCB ATE ABI Electronics System 8 است: یک سیستم تست برد که از مجموعه ای از ماژول های اندازه درایو CD برای ایجاد یک ایستگاه تست PCB سفارشی استفاده می کند (شکل ۵).

تعمیر بردهای الکترونیکی (PCB)

شکل ۵. تجهیزات تست خودکار ABI System 8.   System 8 که در کیس کامپیوتر یا رک ۱۹ اینچی ساخته شده است ، مجموعه ای از ابزارهای آزمایشی است که برای اکثر نیازهای آزمایش و عیب یابی مناسب است.

با مقایسه نتایج یک تخته خوب شناخته شده با روشهای تشخیص خطا با توالی خودکار ، تشخیص خطا با حداقل آموزش کارکنان امکان پذیر می شود.

نرم افزار System 8 می تواند طوری پیکربندی شود که کاربران آموزش دیده را به صورت مرحله به مرحله و در طی یک روش آزمایشی همراه با تصاویر تصویری حاشیه نویسی شده ، دستورالعمل ها و برگه های داده پیوست شده راهنمایی کند تا نتایج Pass/Fail سریع ارائه شود.

این بسیار سریعتر و مقرون به صرفه تر از استفاده از اسیلوسکوپ های سنتی ، مترها و سایر روش های تست نیمکت است. ماژول های سیستم ۸ شامل موارد زیر است:

آزمایش تشخیص خطا در بردهای الکترونیکی

۱- Board Fault Locator: 64  کانال آزمایشی است که برای چندین روش آزمایش برای تشخیص خطا و آزمایش عملکرد IC های دیجیتال (در مدار/خارج از مدار) ، وضعیت اتصالات IC و دستیابی به ولتاژ ، به علاوه آزمایش منحنی V-I قطعات روی بردهای الکترونیکی  بدون منبع تغذیه.

۲- تستر IC آنالوگ: برای آزمایش عملکردی مدارهای IC آنالوگ و اجزای گسسته (به برنامه نویسی یا مدار نیاز نیست).

۳- ایستگاه ابزار چندگانه: شامل هشت دستگاه تست و اندازه گیری با مشخصات بالا در یک ماژول (شمارنده فرکانس ، اسیلوسکوپ ذخیره دیجیتال ، مولد عملکرد ، مولتی متر شناور دیجیتال ، PSU کمکی و ورودی/خروجی جهانی).

۴- ماژول تست پیشرفته: ترکیبات قدرتمندی را برای تشخیص عیب انعطاف پذیر و جامع ارائه می دهد ، از جمله تست های عملکردی ، اتصالات ، ولتاژ ، حرارتی و امضای V-I.

۵- اسکنر ماتریس پیشرفته: ۶۴ کانال برای دستیابی سریع به داده ها برای آزمایش دستگاه های با تعداد پین بالا و همچنین PCB های کامل ؛ فرکانس سیگنال را برای مشاهده پاسخ DUT در محدوده فرکانس جارو کنید.

۶- منبع تغذیه متغیر خروجی سه گانه: ولتاژهای مورد نیاز را برای واحد مورد آزمایش فراهم می کند.

آزمایش  و عیب یابی برد چاپی pcb :

  POWER OFF V/I TESTING تعمیر بردهای الکترونیکی (PCB): اگر نمی توانید یک برد را با خیال راحت روشن کنید ، می توانید آزمایش های خاموش مانند V/I و Signature را انجام دهید.

تست V/I (همچنین به عنوان تجزیه و تحلیل امضای آنالوگ شناخته می شود) تکنیکی است که برای یافتن خطا در PCB ها بسیار عالی است و زمانی ایده آل است که نمودارها و مستندات حداقل باشد.

حتما بخوانید: تاریخچه الکترونیک

تجزیه و تحلیل امضای آنالوگ را می توان با ابزارهایی مانند ABI Electronics ’System 8 ATM Advanced Test Module انجام داد (دوباره به شکل ۵ مراجعه کنید).

از این روش می توان برای انجام عیب یابی خاموش قطعات الکترونیکی در مجموعه های برد چاپی استفاده کرد.

این می تواند یک ابزار تشخیصی حیاتی برای کارهای تعمیر PCB در نظر گرفته شود زیرا برای بردهای مناسب است که نمی توان با خیال راحت آنها را روشن کرد.

اعمال سیگنال AC با محدودیت جریان در دو نقطه روی یک مدار باعث انحراف عمودی محدوده می شود ، در حالی که ولتاژ اعمال شده یک انحراف افقی ایجاد می کند.

این یک امضای V/I مشخص می کند که می تواند خوب یا بد بودن یک جزء را نشان دهد.  

استفاده از تستر V-I با تمام توان

به عنوان یک ابزار تشخیص خطا ، تمرکز بر تفاوت بین منحنی ها برای بردهای الکترونیکی   ی خوب و مشکوک ، به جای تجزیه و تحلیل دقیق مفاهیم منحنی ، مهم است. اکثر گره های PCB شامل ترکیب موازی و سری اجزای سازنده هستند که تجزیه و تحلیل دقیق را دشوار می کند.

بیشتر خطاها در بردهای خراب عمده ای مانند مدارهای کوتاه یا باز هستند ، که تشخیص آنها با تکنیک V-I بدون تجزیه و تحلیل پیچیده آسان است. ولتاژ روی DUT در محور افقی در برابر جریان عبوری از آن در محور عمودی رسم می شود. شکل موج محرک معمولاً موج سینوسی است. از قانون اهم (Z = V/I) ، مشخصه حاصله نشان دهنده امپدانس DUT است.

برنامه های تست PCB

برای اجزای وابسته به فرکانس مانند خازن ها و سلف ها ، امپدانس مربوط به فرکانس است ، بنابراین یک محرک فرکانسی متغیر مورد نیاز است.

اکثر برنامه ها از تست مقایسه ای V-I آنالوگ استفاده می کنند ، بنابراین درک ویژگی نمایش داده شده ضروری نیست.

مقایسه منحنی ها برای یک تخته خوب شناخته شده و یک تخته مشکوک اغلب می تواند با حداقل دانش ، خطاها را شناسایی کند.

دستگاه های مختلف در پیکربندی های مختلف ، بسته به جریان فعلی دستگاه با تغییر ولتاژ اعمال شده ، امضاهای متفاوتی تولید می کنند.

به عنوان مثال ، یک اتصال کوتاه به عنوان یک خط عمودی نمایش داده می شود زیرا جریان فعلی برای هر ولتاژ اعمال شده از لحاظ نظری نامحدود است (در زیر نگاه کنید) تعمیر بردهای الکترونیکی (PCB):در حالی که یک مدار باز یک خط افقی را نشان می دهد زیرا جریان بدون در نظر گرفتن اعمال شده همیشه صفر است.

ولتاژ (پایین را ببینید). یک مقاومت خالص یک خط مورب می دهد که شیب آن متناسب با مقاومت است زیرا جریان متناسب با ولتاژ اعمال شده است.

منحنی ها در PCB  چه چیزی را نمایش می دهند

منحنی های پیچیده تری با اجزای وابسته به فرکانس مانند خازن ها و سلف ها و همچنین برای دستگاه های غیر خطی مانند اتصالات دیود و ترانزیستور بدست می آید.

حتما بخوانید: بار الکتریکی چیست؟

امضای مقاومتها خطوط مستقیم هستند. مقدار مقاومت مورد آزمایش بر شیب خط تأثیر می گذارد. هرچه مقدار بیشتر باشد ، خط به افقی (مدار باز) نزدیکتر می شود.

امپدانس منبع تستر V-I باید طوری انتخاب شود که شیب خط (برای یک مقاومت خوب) تا حد امکان تا ۴۵ درجه نزدیک باشد.

تفاوت در شیب منحنی هنگام مقایسه یک تخته خوب و مشکوک نشان دهنده تفاوت در مقادیر مقاومت در دو تخته است.

خازن هایی با مقادیر نسبتاً پایین دارای امضاهای مسطح ، افقی ، بیضوی و خازن هایی با مقادیر نسبتاً بالا امضاهای مسطح ، عمودی و بیضوی هستند.

امضای مطلوب یک دایره تقریباً کامل است (نمودار ۲ را ببینید) که با انتخاب فرکانس تست مناسب و امپدانس منبع بدست می آید. به طور معمول ، هرچه ظرفیت خازنی بیشتر باشد ، امپدانس و فرکانس آزمایش کمتر است. یک خازن نشتی به دلیل مقاومت موثر موازی با خازن ، منحنی شیب دار را نشان می دهد.

فلوچارت تعمیر PCB

در این مقاله به بررسی عیب یابی و تعمیر بردهای الکترونیکی  پرداختیم. در صورتی که قصد دارید اطلاعات بیشتری در این باره به دست آورید توصیه می کنیم در دوره آموزش تعمیرات برد آموزشگاه فنون برق ثبت نام کنید. جهت کسب مشاوره رایگان می توانید با شماره ۰۲۱۶۶۵۷۶۴۷۶ تماس حاصل نمایید.