電路板及各類元器件的故障表現(xiàn)與維修方案
作者：admin 發(fā)布日期：2021/7/28 關(guān)注次數(shù)：
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電路板及各類元器件的故障表現(xiàn)與維修方案
一、工控電路板電容損壞的故障特點(diǎn)及維修
電容損壞引發(fā)的故障在電子設(shè)備中是最高的，其中尤其以電解電容的損壞最為常見。
電容損壞表現(xiàn)為：1. 容量變??；2. 完全失去容量；3. 漏電；4. 短路。
電容在電路中所起的作用不同，引起的故障也各有特點(diǎn)。在工控電路板中，數(shù)字電路占絕大多數(shù)，電容多用做電源濾波，用做信號(hào)耦合和振蕩電路的電容較少。用在開關(guān)電源中的電解電容如果損壞，則開關(guān)電源可能不起振，沒有電壓輸出;或者輸出電壓濾波不好，電路因電壓不穩(wěn)而發(fā)生邏輯混亂，表現(xiàn)為機(jī)器工作時(shí)好時(shí)壞或開不了機(jī)，如果電容并在數(shù)字電路的電源正負(fù)極之間，故障表現(xiàn)同上。
這在電腦主板上表現(xiàn)尤其明顯，很多電腦用了幾年就出現(xiàn)有時(shí)開不了機(jī)，有時(shí)又可以開機(jī)的現(xiàn)象，打開機(jī)箱，往往可以看見有電解電容鼓包的現(xiàn)象，如果將電容拆下來量一下容量，發(fā)現(xiàn)比實(shí)際值要低很多。
電容的壽命與環(huán)境溫度直接有關(guān)，環(huán)境溫度越高，電容壽命越短。這個(gè)規(guī)律不但適用電解電容，也適用其它電容。所以在尋找故障電容時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查和熱源靠得比較近的電容，如散熱片旁及大功率元器件旁的電容，離其越近，損壞的可能性就越大。
曾經(jīng)修過一臺(tái) X 光探傷儀的電源，用戶反映有煙從電源里冒出來，拆開機(jī)箱后發(fā)現(xiàn)有一只 1000uF/350V 的大電容有油質(zhì)一樣的東西流出來，拆下來一量容量只有幾十 uF，還發(fā)現(xiàn)只有這只電容與整流橋的散熱片離得最近，其它離得遠(yuǎn)的就完好無損，容量正常。另外有瓷片電容出現(xiàn)短路的情況，也發(fā)現(xiàn)電容離發(fā)熱部件比較近。所以在檢修查找時(shí)應(yīng)有所側(cè)重。
有些電容漏電比較嚴(yán)重，用手指觸摸時(shí)甚至?xí)C手，這種電容必須更換。
在檢修時(shí)好時(shí)壞的故障時(shí)，排除了接觸不良的可能性以外，一般大部分就是電容損壞引起的故障了。所以在碰到此類故障時(shí)，可以將電容重點(diǎn)檢查一下，換掉電容后往往令人驚喜(當(dāng)然也要注意電容的品質(zhì)，要選擇好一點(diǎn)的牌子，如紅寶石、黑金剛之類)。
二、電阻損壞的特點(diǎn)與判別
?？匆娫S多初學(xué)者在檢修電路時(shí)在電阻上折騰，又是拆又是焊的，其實(shí)修得多了，你只要了解了電阻的損壞特點(diǎn)，就不必大費(fèi)周章。
電阻是電器設(shè)備中數(shù)量最多的元件，但不是損壞率最高的元件。電阻損壞以開路最常見，阻值變大較少見，阻值變小十分少見。常見的有碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻和保險(xiǎn)電阻幾種。
前兩種電阻應(yīng)用最廣，其損壞的特點(diǎn)一是低阻值(100Ω以下)和高阻值(100kΩ以上)的損壞率較高，中間阻值(如幾百歐到幾十千歐)的極少損壞;二是低阻值電阻損壞時(shí)往往是燒焦發(fā)黑，很容易發(fā)現(xiàn)，而高阻值電阻損壞時(shí)很少有痕跡。
線繞電阻一般用作大電流限流，阻值不大。圓柱形線繞電阻燒壞時(shí)有的會(huì)發(fā)黑或表面爆皮、裂紋，有的沒有痕跡。水泥電阻是線繞電阻的一種，燒壞時(shí)可能會(huì)斷裂，否則也沒有可見痕跡。保險(xiǎn)電阻燒壞時(shí)有的表面會(huì)炸掉一塊皮，有的也沒有什么痕跡，但絕不會(huì)燒焦發(fā)黑。根據(jù)以上特點(diǎn)，在檢查電阻時(shí)可有所側(cè)重，快速找出損壞的電阻。
根據(jù)以上列出的特點(diǎn)，我們先可以觀察一下電路板上低阻值電阻有沒有燒黑的痕跡，再根據(jù)電阻損壞時(shí)絕大多數(shù)開路或阻值變大以及高阻值電阻容易損壞的特點(diǎn)，我們就可以用萬用表在電路板上先直接量高阻值的電阻兩端的阻值，如果量得阻值比標(biāo)稱阻值大，則這個(gè)電阻肯定損壞(要注意等阻值顯示穩(wěn)定后才下結(jié)論，因?yàn)殡娐分杏锌赡懿⒙?lián)電容元件，有一個(gè)充放電過程)，如果量得阻值比標(biāo)稱阻值小，則一般不用理會(huì)它。這樣在電路板上每一個(gè)電阻都量一遍，即使“錯(cuò)殺”一千，也不會(huì)放過一個(gè)了。
三、運(yùn)算放大器的好壞判別方法
運(yùn)算放大器好壞的判別對(duì)相當(dāng)多的電子維修者有一定的難度，不只文化程度的關(guān)系(手下有許多本科生，不教的話肯定不會(huì)，教了也要好久才領(lǐng)會(huì)，還有個(gè)專門跟導(dǎo)師學(xué)變頻控制的研究生，居然也是如此!)，在此與大家共同探討一下，希望對(duì)大家有所幫助。
理想運(yùn)算放大器具有“虛短”和“虛斷”的特性，這兩個(gè)特性對(duì)分析線性運(yùn)用的運(yùn)放電路十分有用。為了保證線性運(yùn)用，運(yùn)放必須在閉環(huán)(負(fù)反饋)下工作。如果沒有負(fù)反饋，開環(huán)放大下的運(yùn)放成為一個(gè)比較器。如果要判斷器件的好壞，先應(yīng)分清楚器件在電路中是做放大器用還是做比較器用。
根據(jù)放大器虛短的原理，就是說如果這個(gè)運(yùn)算放大器工作正常的話，其同向輸入端和反向輸入端電壓必然相等，即使有差別也是 mv 級(jí)的，當(dāng)然在某些高輸入阻抗電路中，萬用表的內(nèi)阻會(huì)對(duì)電壓測試有點(diǎn)影響，但一般也不會(huì)超過 0.2V，如果有 0.5V 以上的差別，則放大器必壞無疑!(我是用的 FLUKE179 萬用表)
如果器件是做比較器用，則允許同向輸入端和反向輸入端不等，
同向電壓>反向電壓，則輸出電壓接近正的最大值;
同向電壓<反向電壓，則輸出電壓接近 0V 或負(fù)的最大值(視乎雙電源或單電源)。
如果檢測到電壓不符合這個(gè)規(guī)則，則器件必壞無疑！
這樣你不必使用代換法，不必拆下電路板上的芯片就可以判斷運(yùn)算放大器的好壞了。
四、萬用表測試 SMT元件的一個(gè)小竅門
有些貼片元件非常細(xì)小，用普通萬用表表筆測試檢修時(shí)很不方便，一是容易造成短路，二是對(duì)涂有絕緣涂層的電路板不便接觸到元件管腳的金屬部分。這里告訴大家一個(gè)簡便方法，會(huì)給檢測帶來不少方便。
取兩枚最小號(hào)的縫衣針，(深度工控維修技術(shù)專欄)將之與萬用表筆靠緊，然后取一根多股電纜里的細(xì)銅線，用細(xì)銅線將表筆和縫衣針綁在一起，再用焊錫焊牢。這樣用帶有細(xì)小針尖的表筆去測那些 SMT 元件的時(shí)候就再無短路之虞，而且針尖可以刺破絕緣涂層，直搗關(guān)鍵部位，再也不必費(fèi)神去刮那些膜膜了。
五、電路板公共電源短路故障的檢修方法
電路板維修中，如果碰到公共電源短路的故障往往頭大，因?yàn)楹芏嗥骷脊灿猛浑娫?，每一個(gè)用此電源的器件都有短路的嫌疑，如果板上元件不多，采用“鋤大地”的方式終歸可以找到短路點(diǎn)，如果元件太多，“鋤大地”能不能鋤到狀況就要靠運(yùn)氣了。在此推薦一比較管用的方法，采用此法，事半功倍，往往能很快找到故障點(diǎn)。
要有一個(gè)電壓電流皆可調(diào)的電源，電壓 0-30V，電流 0-3A，此電源不貴，300 元左右。將開路電壓調(diào)到器件電源電壓水平，先將電流調(diào)至最小，將此電壓加在電路的電源電壓點(diǎn)如 74 系列芯片的 5V 和 0V 端，視乎短路程度，慢慢將電流增大，用手摸器件，當(dāng)摸到某個(gè)器件發(fā)熱明顯，這個(gè)往往就是損壞的元件，可將之取下進(jìn)一步測量確認(rèn)。當(dāng)然操作時(shí)電壓一定不能超過器件的工作電壓，并且不能接反，否則會(huì)燒壞其它好的器件。
六、一塊小橡皮，解決大問題
工業(yè)控制用到的板卡越來越多，很多板卡采用金手指插入插槽的方式 . 由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，多塵、潮濕、多腐蝕氣體的環(huán)境易使板卡產(chǎn)生接觸不良故障，很多朋友可能通過更換板卡的方式解決了問題，但購買板卡的費(fèi)用非常可觀，尤其某些進(jìn)口設(shè)備的板卡。其實(shí)大家不妨使用橡皮擦在金手指上反復(fù)擦幾下，將金手指上的污物清理干凈后，再試機(jī)，沒準(zhǔn)就解決了問題!方法簡單又實(shí)用。
七、時(shí)好時(shí)壞電氣故障的分析
各種時(shí)好時(shí)壞電氣故障從概率大小來講大概包括以下幾種情況：
1. 接觸不良
板卡與插槽接觸不良、纜線內(nèi)部折斷時(shí)通時(shí)不通、線插頭及接線端子接觸不好、元器件虛焊等皆屬此類;
2. 信號(hào)受干擾
對(duì)數(shù)字電路而言，在特定的情況條件下，故障才會(huì)呈現(xiàn)，有可能確實(shí)是干擾太大影響了控制系統(tǒng)使其出錯(cuò)，也有電路板個(gè)別元件參數(shù)或整體表現(xiàn)參數(shù)出現(xiàn)了變化，使抗干擾能力趨向臨界點(diǎn)，從而出現(xiàn)故障;
3. 元器件熱穩(wěn)定性不好
從大量的維修實(shí)踐來看，其中首推電解電容的熱穩(wěn)定性不好，其次是其它電容、三極管、二極管、IC、電阻等;
4. 電路板上有濕氣、積塵等。
濕氣和積塵會(huì)導(dǎo)電，具有電阻效應(yīng)，而且在熱脹冷縮的過程中阻值還會(huì)變化，這個(gè)電阻值會(huì)同其它元件有并聯(lián)效果，這個(gè)效果比較強(qiáng)時(shí)就會(huì)改變電路參數(shù)，使故障發(fā)生;
5. 軟件也是考慮因素之一
一、工控電路板電容損壞的故障特點(diǎn)及維修
電容損壞引發(fā)的故障在電子設(shè)備中是最高的，其中尤其以電解電容的損壞最為常見。
電容損壞表現(xiàn)為：1. 容量變??；2. 完全失去容量；3. 漏電；4. 短路。
電容在電路中所起的作用不同，引起的故障也各有特點(diǎn)。在工控電路板中，數(shù)字電路占絕大多數(shù)，電容多用做電源濾波，用做信號(hào)耦合和振蕩電路的電容較少。用在開關(guān)電源中的電解電容如果損壞，則開關(guān)電源可能不起振，沒有電壓輸出;或者輸出電壓濾波不好，電路因電壓不穩(wěn)而發(fā)生邏輯混亂，表現(xiàn)為機(jī)器工作時(shí)好時(shí)壞或開不了機(jī)，如果電容并在數(shù)字電路的電源正負(fù)極之間，故障表現(xiàn)同上。
這在電腦主板上表現(xiàn)尤其明顯，很多電腦用了幾年就出現(xiàn)有時(shí)開不了機(jī)，有時(shí)又可以開機(jī)的現(xiàn)象，打開機(jī)箱，往往可以看見有電解電容鼓包的現(xiàn)象，如果將電容拆下來量一下容量，發(fā)現(xiàn)比實(shí)際值要低很多。
電容的壽命與環(huán)境溫度直接有關(guān)，環(huán)境溫度越高，電容壽命越短。這個(gè)規(guī)律不但適用電解電容，也適用其它電容。所以在尋找故障電容時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查和熱源靠得比較近的電容，如散熱片旁及大功率元器件旁的電容，離其越近，損壞的可能性就越大。
曾經(jīng)修過一臺(tái) X 光探傷儀的電源，用戶反映有煙從電源里冒出來，拆開機(jī)箱后發(fā)現(xiàn)有一只 1000uF/350V 的大電容有油質(zhì)一樣的東西流出來，拆下來一量容量只有幾十 uF，還發(fā)現(xiàn)只有這只電容與整流橋的散熱片離得最近，其它離得遠(yuǎn)的就完好無損，容量正常。另外有瓷片電容出現(xiàn)短路的情況，也發(fā)現(xiàn)電容離發(fā)熱部件比較近。所以在檢修查找時(shí)應(yīng)有所側(cè)重。
有些電容漏電比較嚴(yán)重，用手指觸摸時(shí)甚至?xí)C手，這種電容必須更換。
在檢修時(shí)好時(shí)壞的故障時(shí)，排除了接觸不良的可能性以外，一般大部分就是電容損壞引起的故障了。所以在碰到此類故障時(shí)，可以將電容重點(diǎn)檢查一下，換掉電容后往往令人驚喜(當(dāng)然也要注意電容的品質(zhì)，要選擇好一點(diǎn)的牌子，如紅寶石、黑金剛之類)。
二、電阻損壞的特點(diǎn)與判別
?？匆娫S多初學(xué)者在檢修電路時(shí)在電阻上折騰，又是拆又是焊的，其實(shí)修得多了，你只要了解了電阻的損壞特點(diǎn)，就不必大費(fèi)周章。
電阻是電器設(shè)備中數(shù)量最多的元件，但不是損壞率最高的元件。電阻損壞以開路最常見，阻值變大較少見，阻值變小十分少見。常見的有碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻和保險(xiǎn)電阻幾種。
前兩種電阻應(yīng)用最廣，其損壞的特點(diǎn)一是低阻值(100Ω以下)和高阻值(100kΩ以上)的損壞率較高，中間阻值(如幾百歐到幾十千歐)的極少損壞;二是低阻值電阻損壞時(shí)往往是燒焦發(fā)黑，很容易發(fā)現(xiàn)，而高阻值電阻損壞時(shí)很少有痕跡。
線繞電阻一般用作大電流限流，阻值不大。圓柱形線繞電阻燒壞時(shí)有的會(huì)發(fā)黑或表面爆皮、裂紋，有的沒有痕跡。水泥電阻是線繞電阻的一種，燒壞時(shí)可能會(huì)斷裂，否則也沒有可見痕跡。保險(xiǎn)電阻燒壞時(shí)有的表面會(huì)炸掉一塊皮，有的也沒有什么痕跡，但絕不會(huì)燒焦發(fā)黑。根據(jù)以上特點(diǎn)，在檢查電阻時(shí)可有所側(cè)重，快速找出損壞的電阻。
根據(jù)以上列出的特點(diǎn)，我們先可以觀察一下電路板上低阻值電阻有沒有燒黑的痕跡，再根據(jù)電阻損壞時(shí)絕大多數(shù)開路或阻值變大以及高阻值電阻容易損壞的特點(diǎn)，我們就可以用萬用表在電路板上先直接量高阻值的電阻兩端的阻值，如果量得阻值比標(biāo)稱阻值大，則這個(gè)電阻肯定損壞(要注意等阻值顯示穩(wěn)定后才下結(jié)論，因?yàn)殡娐分杏锌赡懿⒙?lián)電容元件，有一個(gè)充放電過程)，如果量得阻值比標(biāo)稱阻值小，則一般不用理會(huì)它。這樣在電路板上每一個(gè)電阻都量一遍，即使“錯(cuò)殺”一千，也不會(huì)放過一個(gè)了。
三、運(yùn)算放大器的好壞判別方法
運(yùn)算放大器好壞的判別對(duì)相當(dāng)多的電子維修者有一定的難度，不只文化程度的關(guān)系(手下有許多本科生，不教的話肯定不會(huì)，教了也要好久才領(lǐng)會(huì)，還有個(gè)專門跟導(dǎo)師學(xué)變頻控制的研究生，居然也是如此!)，在此與大家共同探討一下，希望對(duì)大家有所幫助。
理想運(yùn)算放大器具有“虛短”和“虛斷”的特性，這兩個(gè)特性對(duì)分析線性運(yùn)用的運(yùn)放電路十分有用。為了保證線性運(yùn)用，運(yùn)放必須在閉環(huán)(負(fù)反饋)下工作。如果沒有負(fù)反饋，開環(huán)放大下的運(yùn)放成為一個(gè)比較器。如果要判斷器件的好壞，先應(yīng)分清楚器件在電路中是做放大器用還是做比較器用。
根據(jù)放大器虛短的原理，就是說如果這個(gè)運(yùn)算放大器工作正常的話，其同向輸入端和反向輸入端電壓必然相等，即使有差別也是 mv 級(jí)的，當(dāng)然在某些高輸入阻抗電路中，萬用表的內(nèi)阻會(huì)對(duì)電壓測試有點(diǎn)影響，但一般也不會(huì)超過 0.2V，如果有 0.5V 以上的差別，則放大器必壞無疑!(我是用的 FLUKE179 萬用表)
如果器件是做比較器用，則允許同向輸入端和反向輸入端不等，
同向電壓>反向電壓，則輸出電壓接近正的最大值;
同向電壓<反向電壓，則輸出電壓接近 0V 或負(fù)的最大值(視乎雙電源或單電源)。
如果檢測到電壓不符合這個(gè)規(guī)則，則器件必壞無疑！
這樣你不必使用代換法，不必拆下電路板上的芯片就可以判斷運(yùn)算放大器的好壞了。
四、萬用表測試 SMT元件的一個(gè)小竅門
有些貼片元件非常細(xì)小，用普通萬用表表筆測試檢修時(shí)很不方便，一是容易造成短路，二是對(duì)涂有絕緣涂層的電路板不便接觸到元件管腳的金屬部分。這里告訴大家一個(gè)簡便方法，會(huì)給檢測帶來不少方便。
取兩枚最小號(hào)的縫衣針，(深度工控維修技術(shù)專欄)將之與萬用表筆靠緊，然后取一根多股電纜里的細(xì)銅線，用細(xì)銅線將表筆和縫衣針綁在一起，再用焊錫焊牢。這樣用帶有細(xì)小針尖的表筆去測那些 SMT 元件的時(shí)候就再無短路之虞，而且針尖可以刺破絕緣涂層，直搗關(guān)鍵部位，再也不必費(fèi)神去刮那些膜膜了。
五、電路板公共電源短路故障的檢修方法
電路板維修中，如果碰到公共電源短路的故障往往頭大，因?yàn)楹芏嗥骷脊灿猛浑娫?，每一個(gè)用此電源的器件都有短路的嫌疑，如果板上元件不多，采用“鋤大地”的方式終歸可以找到短路點(diǎn)，如果元件太多，“鋤大地”能不能鋤到狀況就要靠運(yùn)氣了。在此推薦一比較管用的方法，采用此法，事半功倍，往往能很快找到故障點(diǎn)。
要有一個(gè)電壓電流皆可調(diào)的電源，電壓 0-30V，電流 0-3A，此電源不貴，300 元左右。將開路電壓調(diào)到器件電源電壓水平，先將電流調(diào)至最小，將此電壓加在電路的電源電壓點(diǎn)如 74 系列芯片的 5V 和 0V 端，視乎短路程度，慢慢將電流增大，用手摸器件，當(dāng)摸到某個(gè)器件發(fā)熱明顯，這個(gè)往往就是損壞的元件，可將之取下進(jìn)一步測量確認(rèn)。當(dāng)然操作時(shí)電壓一定不能超過器件的工作電壓，并且不能接反，否則會(huì)燒壞其它好的器件。
六、一塊小橡皮，解決大問題
工業(yè)控制用到的板卡越來越多，很多板卡采用金手指插入插槽的方式 . 由于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，多塵、潮濕、多腐蝕氣體的環(huán)境易使板卡產(chǎn)生接觸不良故障，很多朋友可能通過更換板卡的方式解決了問題，但購買板卡的費(fèi)用非常可觀，尤其某些進(jìn)口設(shè)備的板卡。其實(shí)大家不妨使用橡皮擦在金手指上反復(fù)擦幾下，將金手指上的污物清理干凈后，再試機(jī)，沒準(zhǔn)就解決了問題!方法簡單又實(shí)用。
七、時(shí)好時(shí)壞電氣故障的分析
各種時(shí)好時(shí)壞電氣故障從概率大小來講大概包括以下幾種情況：
1. 接觸不良
板卡與插槽接觸不良、纜線內(nèi)部折斷時(shí)通時(shí)不通、線插頭及接線端子接觸不好、元器件虛焊等皆屬此類;
2. 信號(hào)受干擾
對(duì)數(shù)字電路而言，在特定的情況條件下，故障才會(huì)呈現(xiàn)，有可能確實(shí)是干擾太大影響了控制系統(tǒng)使其出錯(cuò)，也有電路板個(gè)別元件參數(shù)或整體表現(xiàn)參數(shù)出現(xiàn)了變化，使抗干擾能力趨向臨界點(diǎn)，從而出現(xiàn)故障;
3. 元器件熱穩(wěn)定性不好
從大量的維修實(shí)踐來看，其中首推電解電容的熱穩(wěn)定性不好，其次是其它電容、三極管、二極管、IC、電阻等;
4. 電路板上有濕氣、積塵等。
濕氣和積塵會(huì)導(dǎo)電，具有電阻效應(yīng)，而且在熱脹冷縮的過程中阻值還會(huì)變化，這個(gè)電阻值會(huì)同其它元件有并聯(lián)效果，這個(gè)效果比較強(qiáng)時(shí)就會(huì)改變電路參數(shù)，使故障發(fā)生;
5. 軟件也是考慮因素之一
電路中許多參數(shù)使用軟件來調(diào)整，某些參數(shù)的裕量調(diào)得太低，處于臨界范圍，當(dāng)機(jī)器運(yùn)行工況符合軟件判定故障的理由時(shí)，那么報(bào)警就會(huì)出現(xiàn)。
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