当主板3.3V电压变成了0.1V

原创 硬件笔记本 2025-03-04 08:00

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大家好,我是王工。

不知道大家有没有遇到过这种情况,有时候会被问到一些很简单的问题,可能自己知道是怎么回事,但一时半会就是不知道该怎么解释。

01

背景简介

最近,公司的一个很有经验的工程师带着他的徒弟学习。

有一次调试电路,这位新来的同事问:这电路的3.3V怎么变成了0.1V,老师傅最终发现3.3V后级电路短路了。

问:为什么短路了,师傅可以讲一下吗?

答:你用万用表去测嘛,蜂鸣档是响的,当然就短路了。

问:那为什么后级电路短路,3.3V就变成了0.1V呢?
师傅答:这不是很简单吗,本来就是这样子的,经验嘛!

02

为什么负载短路,电压会下降?

好,今天咱们就一起回顾一下基础吧。

我们平时使用的电源,可以等效成一个理想的电压源Ui和一个内阻r的串联,负载为RL,RL两端的电压设为Uo。

Uo=Ui-Io*r,Io为输出电流,对于理想电压源而言,Ui是不变的

当负载变重,也就是负载短路后,由于短路导致输出电阻接近于0Ω,此时回路中的电流急剧增大,从而内阻上所分得的电压就会变大,输出电压Uo就会变小。所以很多时候,假如我们芯片只能对外提供1A的电流,但是负载如果超出这个电流值,表现出来的现象就是输出电压降低,回路中电流越大,内阻分得的电压也就越大,输出电压也就降得越多。

当负载短路,电流就会急剧上升,如果没有短路保护,电源芯片会因为过热而直接挂掉了。


03

负载短路时,该怎么来找问题?

当我们遇到VCC和GND短路时,这时我们一般都是怎么来找问题的呢?

为了更清晰的描述,我画了个简单的示意图。

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我们的主板一般都是输入直流电压Vin,然后经过DC/DC芯片转换成我们想要的电压,然后供给单片机,运放,CPU或者其他芯片。

如图,VCC同时给芯片IC1,IC2和IC3供电,如果发现VCC到地短路了,怎么办?
首先确认是不是真的短路?

有些电源的滤波电容比较大,断电后如果马上去测,VCC跟GND是通的,那是因为电容的电没有放完,并不是真的短路。

确认VCC跟GND短路后,我们一般有以下方法来找问题。

一、排除法

排除法就是把跟VCC相关的网络逐一排除,直到找到问题的根源。

图片

首先可以尝试先将图中的位置1断开,如果正常,后级电路引起的短路,则可以依次断开位置2,3,4。

如果还是短路,则是DC/DC芯片本身的问题,取下来就可以了。

但有时你会发现,就算按照上面的办法操作了,结果还是短路。我就遇到过一次这样的情况,后来发现是0.1uF的瓷片电容击穿,仔细查看才知道电容选型错误,耐压不够,造成大批板子返工。

所以跟VCC相关的滤波电容也要检查一下,不过一般情况下是不容易坏的。

二、热成像仪法

这个方法就比较简单了,慢慢上电,用热成像仪观察,哪个元件最烫(迅速升温),那么它肯定就有问题,换下来就可以了。

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还有一个简单粗暴的方法,要是没有热成像仪,通电几秒后用手去触摸芯片,如果明显感觉烫手,那可能就是它的问题。

一般公司都会有热成像仪,没有的赶紧向公司申请一个。

三、松香法

这是跟我们公司一个老前辈学的。将5V网络连接的芯片周围同时抹一层助焊剂松香,比如上面的芯片IC1,IC2,IC3和DC/DC。


如果哪个芯片上的松香融化了,就说明是哪里短路了。

因为短路后电流很大,芯片的功耗很大,芯片本身就会产生很大的热量(之前测试芯片温升会>100℃),松香受热融化。


图片

最后,如果是打样的新板,最好先用眼睛扫视一下,如果有锡渣短路,或者漏插件一眼就看出来了。确保第一次上电正常,否则维修会浪费很多时间。
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写在最后
都说硬件工程师越老越吃香,这句话也告诉我们硬件也是需要积累的,王工从事硬件多年,也会不定期分享技术好文,感兴趣的同学可以加微信,或后台回复“加群”,管理员拉你加入同行技术交流群。


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