一种高效排除电路板短路的方法及其设备与流程

1.本技术涉及电子技术领域，特别是涉及一种高效排除电路板短路的方法及其设备。


背景技术：

2.在硬件产品研发初期，大规模量产之前，必须对电路板进行大量的调试，确保电路板能够按照工程师预期的运行。在调试过程中遇见最麻烦、最频繁的问题就是某个元器件短路，导致整个电路板无法工作。目前行业内解决该问题的方法都不够完整。
3.例如，大部分工程师遇到此问题都是用排除法，随机去拆每个器件，拆完之后电路板是否短路来判断。由于1个电路板有几十颗芯片、几千个电阻电容。此方法无疑属于大海捞针，并且拆完之后还要焊接回原来位置，浪费大量的时间和精力、效率极低，绝大部分很难定位到短路点在哪儿。
4.另外有些工程师可能会去摸哪一块器件发热以此来判断，但是电路板的电源芯片在后级短路的情况下，由于带负载能力不够，电压就会急剧下降，导致短路器件的热量很快散到空气中，无法堆积。导致无法排插短路器件，不具有通用性，排查率低。


技术实现要素：

5.本技术至少提供一种高效排除电路板短路的方法及其设备。
6.本技术第一方面提供了一种高效排除电路板短路的方法，包括：将参考电源连接待测电路的电源接入端，并为所述待测电路的电源接入端提供第一电压；使用电压测试仪测试所述待测电路中不同部分子电路的电压输出端的实际电压；将所述电压测试仪此时测试得到的所述实际电压作为测试电压，判断所述测试电压是否低于正常电压；若所述测试电压低于正常电压，确定所述测试电压低于正常电压对应的所述子电路为目标子电路；将所述参考电源连接所述目标子电路的电压接入端，并为所述目标子电路提供第二电压，并保持所述第二电压不低于所述目标子电路的额定输入电压，或保持所述目标子电路的电压输出端的实际电压高于所述测试电压；使用热成像仪扫描所述待测电路获得热成像图像，将所述热成像图像中对应温度最高的位置确定为短路位置。
7.进一步地，所述将参考电源连接待测电路的电源接入端包括：将所述参考电源的第一输出端连接待测电路的电源芯片的电源接入端，所述电源芯片的电源输出端连接所述不同部分子电路；所述将参考电源连接所述目标子电路的电压接入端包括：将所述参考电源的第二输出端连接所述目标子电路的电压接入端；所述将参考电源连接所述目标子电路的电压接入端之前包括：断开所述电源芯片的电源输出端与所述目标子电路之间的连接。
8.进一步地，所述保持第二电压不低于所述目标子电路的额定输入电压，或保持所述目标子电路的电压输出端的实际电压高于所述测试电压包括：保持所述第二电压不低于所述目标子电路的额定输入电压超过预设持续时间，或保持所述目标子电路的电压输出端的实际电压高于所述测试电压超过所述预设持续时间。
9.进一步地，所述为目标子电路提供第二电压，并保持所述第二电压不低于所述目标子电路的额定输入电压，或保持所述目标子电路的电压输出端的实际电压高于所述测试电压包括：为所述目标子电路提供第二电压，并在所述第二电压低于所述目标子电路的额定输入电压时，提高所述参考电源为所述目标子电路提供的所述第二电压或输出电流，或在所述目标子电路的电压输出端的实际电压等于或低于所述测试电压时，提高所述参考电源为所述目标子电路提供的所述第二电压或输出电流。
10.进一步地，所述参考电源是参考电源。
11.进一步地，所述第一电压高于所述第二电压。
12.本技术第二方面提供了一种高效排除电路板短路的设备，包括：参考电源，具有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端用于连接待测电路并为所述待测电路的电源接入端提供第一电压，所述第二输出端用于连接所述目标子电路的电压接入端，为所述目标子电路提供第二电压，并保持所述第二电压不低于所述目标子电路的额定输入电压，或保持所述目标子电路的电压输出端的实际电压高于所述测试电压；电压测试仪，用于测试所述待测电路中不同部分子电路的电压输出端的实际电压；热成像仪，用于扫描所述待测电路获得热成像图像，以将所述热成像图像中对应温度最高的位置确定为短路位置。
13.进一步地，所述参考电源是参考电源。
14.进一步地，所述参考电源提供的第一电压高于第二电压。
15.上述方案，能适用于所有电路板短路的场景，具有广泛的通用性；借助热成像仪，以最直观的图像方式锁定短路器件，可操作极佳；具有完整的理论指导和方法体系，能够以最快的速度排查出短路器件，无需每个器件逐步焊接排查，节约了大量的时间，效率极高。
附图说明
16.图1是本技术一种高效排除电路板短路的方法实施例的流程示意图；
17.图2是本技术一种高效排除电路板短路的设备实施例的工作示意图。
18.图中各器件名称如下：1、参考电源；11、第一输出端；12、第二输出端；2、第一输出端线缆；3、短路故障电路板；31、电源芯片；32、电源芯片连接线缆；33、功能器件 阻容；4、电压测试仪；41、表笔；5、第二输出端线缆；6、热成像仪。
具体实施方式
19.下面结合说明书附图，对本技术实施例的方案进行详细说明。显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.本技术中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法或设备固有的其它步骤或单元。
21.本技术中，电路板可以简化成由电源芯片、功能器件和阻容组成的单元模型，完整的复杂电路板是由大量等效的单元模型组成。电路板在制造过程和使用过程中，最常见的问题之一就是短路，容易导致元件烧坏,造成报废。常见的电路板短路按功能性可分为焊接短路(如连锡)、pcb短路(如残铜、孔偏等)、器件短路、组装短路、esd/eos击穿、电路板内层微短路、电化学短路(如化学残留、电迁移)等其他原因造成的短路；按布线特性可分类为线对线短路、线对面(层)短路、面对面(层对层)短路等。为高效排查电路板短路位置，本技术公开了一种电路短路的测试方法，其原理为当电路出现短路时，电路的特征是电阻值小于等于1，或接近0电阻(电阻无穷小)。热功率p＝u2/r，由于r趋向于0，热功率p就会很大，能量就会全部以热的形式体现。当电源有足够的负载能力，就能产生大量的热量，用热成像仪就能快速定位短路器件。
22.请参阅图1，图1是本技术一种高效排除电路板短路的方法实施例的流程示意图，包括：
23.步骤s101：将参考电源连接待测电路的电源接入端，并为所述待测电路的电源接入端提供第一电压。
24.具体地，取一块有短路故障的电路板作为待测电路，所述短路故障的具体位置未知。准备一台参考电源，设置所述参考电源的电路板工作电压和电流，比如12v。连接线缆给整个电路板供电，将所述参考电源的第一输出端连接待测电路即短路故障电路板的电源芯片的电源接入端，所述电源芯片的电源输出端连接所述不同部分子电路。所述第一输出端用来在未检测出短路部分时，给整个电路板提供的第一电压(12v)。
25.步骤s102：使用电压测试仪测试所述待测电路中不同部分子电路的电压输出端的实际电压。
26.可选的，将待测电路以最小电路系统为标准划分为多个子电路。准备一台电压测试仪，如万用表。可选的，万用表要有足够大的内阻，数字表为首选。在采用电压法检测的时候，要注意被检测点电压的性质，首先分析判断一下所检测的电路节点的电压是交流电压还是直流电压，然后选择相应的电压测量档位。对于直流电电压电路选用直流电压档；对于交流电压电路，要选用交流电压档。把万用表拨到相应的电压档(直流或交流)上，表笔或探头最好采取防滑措施，避免检测时表笔不慎滑动导致电路短路引发二次故障。用黑表笔接电路板地，红表笔接被测点，逐一测试电路板的不同部分子电路电压输出端的实际电压。
27.步骤s103：将所述电压测试仪器此时测试得到的所述实际电压作为测试电压，判断所述测试电压是否低于正常电压。
28.具体地，在采用电压法检测电路的工作状态是否正常时，要明确被测点的电压值多少属于是正常，即明确正常电压范围。记录电压测试仪器即万用表测试电路板不同部分子电路电压输出端的实际电压值，作为测试电压值。比较所述测试电压值是否低于正常电压值，比如正常电压值应为3.3v，而实际测得的测试电压值只有1.5v，此时则认为这部分子电路短路。
29.步骤s104：若所述测试电压低于正常电压，确定所述测试电压低于正常电压对应的所述子电路为目标子电路。
30.具体地，若出现所述测试电压值低于正常电压值(如1.5v低于3.3v)，则可确定此部分子电路电压输出不正常处于短路状态，这样就缩小了排查范围，确定了短路的最小电
路系统。可将所述测试电压低于正常电压对应的最小电路系统锁定为目标子电路做进一步的故障位置排查。
31.步骤s105：将所述参考电源连接所述目标子电路的电压接入端，并为所述目标子电路提供第二电压，并保持所述第二电压不低于所述目标子电路的额定输入电压，或保持所述目标子电路的电压输出端的实际电压高于所述测试电压。
32.具体地，在确定短路的最小电路系统之后，为防止电路板上电源芯片被烧坏，断开所述电路板上电源芯片的输出端和所述目标子电路之间的连接。将参考电源的第二输出端连接所述目标子电路的电压接入端，为所述目标子电路提供第二电压，驱动后级功能器件，并保持所述第二电压不低于所述目标子电路的额定输入电压超过预设持续时间，或保持所述目标子电路的电压输出端的实际电压高于所述测试电压超过所述预设持续时间，保持短路部分电压不下降。在所述第二电压低于所述目标子电路的额定输入电压时，提高所述参考电源为所述目标子电路提供的所述第二电压或输出电流，或在所述目标子电路的电压输出端的实际电压等于或低于所述测试电压时，提高所述参考电源为所述目标子电路提供的所述第二电压或输出电流。以上述3.3v系统故障为例，所述目标子电路的正常电压值为3.3v，实际测得的测试电压值只有1.5v，则在接入所述参考电源的第二输出端后，将参考电源提供的第二电压设置为3.3v或将参考电源的电流驱动能力设置为3a以上。如果出现参考电源电压不够的情况，逐渐增加参考电源的电流输出能力，直至电压不再下降。预设持续1min以上，保持短路部分的电压和正常线路部分的电压相同。所述第二电压是锁定目标子电路即检测出短路部分后直接提供给短路电阻的电压，输出端电流经过的电阻小于输入端，所以第二电压小于第一电压。
33.步骤s106：使用热成像仪器扫描所述待测电路获得热成像图像，将所述热成像图像中对应温度最高的位置确定为短路位置。
34.具体地，在参考电源的第二输出端持续为所述目标子电路提供第二电压1min之后，短路器件会产生大量的热量并持续堆积。打开热成像仪，将热成像仪的镜头对准扫描目标子电路。物体的温度越高，向外辐射的红外能量越强。通过观察热成像仪的图像，不同颜色表示不同温度，从而直观地看到物体表面的温度分布情况，研究目标的发热情况。红色区域越深代表温度越高，根据图像中所标记出来的温度最高的成像点就是短路的位置。
35.本实施例中，通过参考电源对故障电路板输入第一电压，比较测试电压与正常电压值锁定不正常子电路为目标子电路，有效地缩小了排查范围，再通过对目标子电路输入不低于其额定电压的第二电压并持续一段时间，使目标子电路中的短路器件产生大量的热量并持续堆积，最后用能直观地看到物体表面温度分布情况的热成像仪器扫描目标子电路，精确地找出短路位置。上述方法能适用于所有电路板短路的场景，具有完整理论指导和方法体系，具有广泛的通用性；能够以最快的速度排查出短路器件，无需每个器件逐步焊接盲目排查，节约大量的时间，效率极高；借助红外成像仪，以最直观的方式呈现短路器件，可操作极佳。
36.请参阅图2，图2是本技术一种高效排除电路板短路的设备实施例的工作示意图。本技术公开的测试设备主要包括参考电源1、电压测试仪4以及热成像仪6，其中，参考电源1的第一输出端11和第二输出端12分别通过第一输出端线缆2和第二输出端线缆5为短路故障电路板3提供第一电压和第二电压；短路故障电路板3由多个子电路组成，每个子电路均
可简化为由电源芯片31与功能器件 阻容33及电源芯片连接线缆32组成的单元模型；电压测试仪4通过表笔41检测短路故障电路板3的各个子电路电压；热成像仪6对目标子电路在输入一定电压一定时间后进行扫描，得到热成像图。
37.具体操作流程为：取一块不知具体短路位置的短路故障电路板3，将参考电源1的第一输出端11通过第一输出端线缆2连接在短路故障电路板3的电源芯片31的电源接入端，所述电源芯片31的电源输出端通过电源芯片连接线缆32与功能器件 阻容33相连接，设置所述第一输出端11给整个短路故障电路板3提供的第一电压u1。分析判断所检测的电路节点的电压是交流电压还是直流电压，然后把电压测试仪4拨到相应的电压档(直流或交流)上。表笔41最好采取防滑措施，避免检测时不慎滑动导致电路短路引发二次故障。用黑表笔接电路板地，红表笔接被测点，逐一测试并记录短路故障电路板3的不同部分子电路电压输出端的实际电压，得到u
1测
、u
2测
、u
3测
、
……
、u
n测
。查询被测点对应的正常电压范围，比较上述测试电压值与对应的正常电压范围是否有较大差距。若有，则可确定此部分子电路电压输出不正常处于短路状态，可锁定为目标子电路做进一步的故障位置排查。在进一步排查之前，由于短路故障电路板3的驱动能力较弱，断开所述目标子电路上电源芯片31输出端连接的电源芯片连接线缆32，将功能器件 阻容33通过第二输出端线缆5连接在参考电源1的第二输出端12上。设置第二输出端12输出的第二电压为u2，u2小于u1，且保持u2不低于所述目标子电路的额定输入电压，若u2低于所述目标子电路的额定输入电压，则提高u2或提高参考电源1为所述目标子电路提供的输出电流直至电压u2不再下降。预设持续1min以后，用热成像仪6对准目标子电路进行扫描，得到热成像图。观察热成像图上的温度分布情况，温度最高的成像点即为短路的位置。
38.本实施例中，检测电路板短路的设备为常用且易得的参考电源、万用表、热成像仪，设备操作简单且成本相对较低，却能起到突出的检测效果，对电路板的大规模生产和调试应用具有重要意义。
39.以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。