当我们在为新产品设计一款新电路板时,比较重要的就是选择元器件这一环节,硬件设计的主要趋势是更加关注板级电路工作的可靠性,比如常规的消费电子和医疗器械电子产品,其可靠性设计严格程度是有很大区别的,都需要遵循相应的行业标准以及法规,关注板级电路工作的可靠性中的一部分工作是确保元器件级可靠性并防止元器件故障。在进行电路板原理设计和 PCBA布局时可以通过相应的设计来抑制或防止可能导致组件故障的问题。事实上,在某些情况下,某些组件比其他组件更容易出现故障,也就是说不同部件的故障率是不同的。 当然了,还有另一种做**加剧组件故障的问题。对于许多产品,出现故障时往往会简单地丢弃一块电路板或更换整块电路板,而不是去调查故障的根本原因,相信这在一些作坊式的小公司经常发生,其实许多故障都可以追溯到一个或多个故障组件,因此作为一名硬件工程师,包括维修人员,了解哪些是最常见的故障电子组件是很有必要的。它还有助于了解哪些板级问题会导致这些常见故障,以及应使用哪些替代组件来确保更长的产品使用寿命。 让我们看看一些常见的电子元件故障。 正如我们将看到的,常见的故障并不局限于特定的组件,只是组件的功能、位置和类型会使它更容易以各种方式出现故障。 热失控 与某些元器件不同,有些元器件超过了温度额定值可能会继续工作,如果 MOSFET 超过额定结温,MOSFET 几乎会立即失效,三极管中也会产生类似的效果。如果这些元件的温度在运行过程中升高,它们的导通电阻也会升高,从而进一步增加损耗和自身温度,最终可能会导致热失控,热失控不仅限于 MOSFET,它也发生在电阻和电容中。相对而言。在模拟IC 中很少见,因为其一般功率不大,自身发热较少。功率 MOSFET 的封装一般会包括一个和芯片连接的散热器,用于帮助功率 MOSFET散热并防止过热。 电浪涌和ESD 电浪涌会在未受保护的系统中产生过电压击穿。最明显的影响是位于电源整流或者稳压部分输入端的电容器等组件,这些组件可能会在电浪涌期间经历过压和击穿。当然ESD 与电源浪涌不完全相同,但可以通过相同的过电压保护措施来解决。 IC 更容易受到ESD 事件的影响,这就是半导体制造商在其产品中加入 ESD 保护的原因,很多IC会在其IO口集成相应的ESD保护器件。 IEC 61000-4-2 标准定义了 ESD 保护的要求,以确保产品的安全性和可靠性,所以很多产品在进行静电测试时,其测试波形,规范都是依照此标准进行的。 过压和过流 虽然从技术上讲,任何组件都可能因这些因素而发生故障,无论是否发生 ESD 脉冲/电浪涌,过压和过流都可能发生在某些组件中。比如我们经常遇到的发生在IC 中的内部闩锁问题,如果不加限流电阻,当IC遭遇脉冲干扰时,就可能倒是IC的IO引脚输出过大的电流,从而触发闩锁损坏IC。
|