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电子电路维修基础知识（元器件级）,江苏白雪电器股份有限公司总师办 杨龙编辑,目录,一 电子电路维修的基本概念及意义 二 故障诊断检修技术基础 三 常用故障诊断检修方法 四 电路与设备故障检修步骤 五 电子元器件的失效机理与故障分析 六 故障诊断检修中应注意的事项 七 电子电路故障诊断技术的现状及发展趋势,一 电子电路维修的基本概念及意义,1.1 电子电路维修及设备故障诊断的重要意义 1.2 电子电路故障的基本规律 1.3 电路故障诊断的基本概念,电子电路维修的基本概念及意 1.1 电子电路维修及设备故障诊断的重要意义,现在电子技术已广泛应用社会方方面面，大到航空航天，小到每个人的手机电脑，家用电器，公司企业的办公设备，自动化生产线，数控加工中心等等。无不由各种基本电子元器件，计算机芯片，集成电路组成，不过随着科技的发展，社会的需求，电子系统的规模越来越大，性能与构造更加完善复杂，同时电子元器件的小型化，集成化程度也日益提高，更新换代越来越快。举个大家司空见惯的例子，就是平常人手一部的智能手机，其性能已远远超过当年电脑刚普及时几万元一台的286,386机了。 但是大家知道，任何电子器件都是由各种金属，非金属，塑料等原材料制成，经过数不清的各种加工步骤，各种检测筛选，最后成为可以应用的数不清的电子仪器设备及人手一部的手机。其中不管采矿，冶炼，加工，制造，；不管是自动化，机械化制造，还是手工操作装配，；还有运输，甚至设计规划等等，无不需要消耗地球上最宝贵的能源，在世界人口膨胀，资源越来越匮乏，再加上大量石化能源造成的环境污染下，节约能源，绿色环保成了地球可持续发展的必经之路，是人类千秋万代延续关键所在。 由于系统中有成千上万个器件，任何一个都有可能产生故障，导致整个系统失灵，这是客观规律。最后造成堆积如山的电子垃圾，不但污染了环境，还要花费能源去粉碎，处理，回收，重新再制造新的电子器件。这中间不光有淘汰老旧的产品，还有在用仅仅个别器件损坏而扔掉的电子产品。化腐朽为神奇，让电子垃圾重新焕发青春，不是可以大大节约能源吗？再者我们使用的设备仪器，特别是自动化流水线，个别电子系统的损坏停止工作，不光影响开发工作，还大大影响生产率，仅这两点不就可以看到电子电路维修及设备故障诊断的重要意义了吗？！,一 电子电路维修的基本概念及意 1.2 电子电路故障的基本规律,一 电子电路维修的基本概念及意 1.2 电子电路故障的基本规律,电子电路故障规律： 虽然故障的发生呈现在每台电子设备上是随机性，偶发性，但通过大量统计得出一定的规律性，电路故障的曲线特征两头高中间低，呈浴盆状。即所谓的浴盆曲线。从下图可以看出，电子设备故障率随时间变化分3阶段。 1.早期下降的多发故障期：此时故障率高，可靠性低，但随工作时间的增加迅速降低，主要原因是设计，制造缺陷及选材不当引起。 2.中间平坦曲线的偶发故障期：此时是电子设备的正常工作期，故障率小且稳定，几乎与时间无关。除非发生意外， 故障发生因此是随机的，偶发的。 3.耗损多发故障期：这是器件经长期使 用产生的损耗，磨损疲劳，老化引起， 也就是寿命终了。这时故障率随时间增 加而迅速上升。,一 电子电路维修的基本概念及意 1.3 电路故障诊断的基本概念,电路故障诊断主要研究故障诊断方法，被测试器件，电路的可测试性及正确性和故障诊断实现手段与修复更换方法。 诊断方式有多种，分别为： 1.被测对象与诊断装置的关系分主动诊断与被动诊断； 2.在实际诊断时被测对象是否工作分在线诊断与离线诊断； 3.诊断中被测对象是否稳定分动态诊断与静态诊断； 4.根据被诊断电路性质分数字电路与模拟电路故障诊断。 电子电路故障诊断主要流程： 1.正确无损拆卸设备及清洁处理电路板与故障部位。 2.判断故障位置，故障检测定位。 3.故障及受损元器件识别。 4.更换损坏器件或调整有关参数，是否故障解除？否则重复第二步。 5.故障消除，带载工作，连续监测判断故障是否完全解除。 6.正确还原安装设备，认真做好维修记录。,二 故障诊断检修技术基础,2.1 电压测试技术 2.2 电流测试技术 2.3 频率测试技术 2.4 功率测试技术 2.5 其他测试技术 2.6 模拟电路故障诊断技术 2.7 数字电路故障诊断技术,故障诊断检修技术基础 2.1 电压测试技术,电路故障检测中最常用的测试技术，既方便操作检测范围又广，不管是器件损坏，电源故障，电路短路，各种电路的工作状态通常都以电压的形式反应出来，而电子设备的各种信号也主要以电平高低来表现，特别是数字电路。有关电路节点上，电压值（或电平变化）多有所反应了电子设备电路的工作状态。因此电压测试时各种电参数检测的基础，目前常用电压表（万用表）与示波器检测电压值。 1. 电压表测试法：为了保证检测准确，必须根据被测信号的特点选择电压表，普通的直流电压只要表的精度足够，电压范围（表的刻度）适合即可。但对被测信号的频率，电路的阻抗容抗等有要求的必须选用覆盖这些范围的电压表，例指针电压表的输入电阻必须20倍大于被测电路的电阻。测动态（模拟放大电路）电压时，指针表较好，能直观反映工作状况。用数字表测静态电压效果较好，它的内阻大。但如果不是能测真有效值，测逆变，变频等电源时误差很大，因为测得是斩波直流电压值，应采用指针表，误差小一点。所以普通电压表测得交流有效值时常用下式换算：全波平均值=0.9倍有效值；峰值=1.414有效值；峰-峰值=2.828有效值。 2. 示波器测试法：能够直观准确地反映信号波形各部位电压大小，而且目前新型的数字存储示波器除了信号的图形显示外，更能直接显示各种电压的参数如上述的峰值，峰-峰值，有效值，频率，周期等，双踪以上的示波器可以将好的信号与待测的故障信号对比观察，在动态监测时非常有效。注意的是示波器的带宽一定要3-5倍被测信号频率，更高倍数测量更准确。,故障诊断检修技术基础 2.2 电流测试技术,电流检测有直接法与间接法。直接法就是将电流表串入电路中，只要考虑电流表的接入方向，量程范围及内阻要小，否则影响测量值与测量精度。间接法即用电压表测串入电阻上的电压值换算电流值。实际上数字表，测大电流量程的指针表也是间接法。 同样对交流电流的测量也要注意频率的影响，其次普通仪表一般不用于高频测量，只对平均值响应。示波器也是采用间接测量方法测电流。如采用配备的电流探头，效果更好。 钳形表是测量电流的最佳仪表，用电流产生磁场感应霍尔电压的方式，排除了普通检流电阻串入电路中产生的误差。同时适用测量频率从直流到50MHZ的。使用方便只要卡入一根待测导线即可。但要注意一般钳形表只能测交流电流。质量较好的钳形表既能测真有效值，也能测直流电流。 电流检测判断电路工作是否正常，在模拟电路中决定放大器是否在工作点上而不失真不过载，特别是动态监测整个电子设备长期工作，满负载工作时最有效的手段。,故障诊断检修技术基础 2.3 频率测试技术,频率是表征电磁振荡特性的基本参数，在设计调试开关电源时最常用的测试参数。常用的方法是示波器测试法和电子计数器（频率计）测试法 1. 示波器测试法：应用目前的数字示波器测量比较方便，测量的参数及图形都一目了然，既看到信号的波形，幅值，又直观显示了频率或周期，以及占空比等波的特性。 2. 频率计测试法：该方法只能看到频率值，不知道信号的幅值等，但精度很高，取决于频率计显示的位数。通过周期是频率的倒数来计算周期数。 通过频率测试来检测开关电源PWM芯片工作是否正常，特别是驱动波形是否与工作要求相符是判断检修开关电源（包括变频器，逆变器等）最基本手段之一。,故障诊断检修技术基础 2.4 功率测试技术,功率测量是用来确定元件或电子设备（电源，逆变器等）单位时间内提供，吸收，传送能量的多少。一般常用功率计来测试，对直流功率测试比较简单，只要电压乘以电流，用电压表与电流表就可完成，对交流功率比较复杂要再乘上cos才能得到平均功率。而对于含有各种谐波的开关电源，逆变器，变频器其输出总功率是主要有效作功的功率与多个谐波功率分量之和。 功率测量主要是判断设计的的电子设备是否满足要求，特别是一些带谐波输出的设备，谐波功率越小，则设备效率越高，负载电器也减少发热。但能测谐波功率的仪表较贵，要带功率测量的数字仪表上才能实现，因为要经过复杂的运算。 其次在功率电路设计时或维修中，判断选用某些功率负载电阻，需要得到功率值作为依据，要计算或实测来得到。,故障诊断检修技术基础 2.5 其他测试技术,随着科技的发展，各种测试技术层出不穷，越来越高精尖。甚至有人为此可获得诺贝尔奖，这不是我们的讨论范围。其他常见的测量技术： 如相位测量，只要用双踪以上的示波器就可实现； 噪声测量，只要有足够带宽的示波器也可实现或者采用正弦波（噪声）发生器来检测； 分贝测试技术，常用于声音功率的测量。一般均采用分贝表来检测。 频率特性测试技术，在音频放大电路，高频放大电路中常用到，实际上是要求对输入的待放大微弱信号要在设计的频率范围内均能得到相同的放大倍数，以及输出信号波形的相位完全与输入信号同相不偏移。即所谓的高保真，因此要进行包括幅频特性及相频特性的测试； 数据域测试技术即数字电路测试技术，下一节再讨论。就是用逻辑分析仪，仿真测试技术等来进行。 以上如需要用到的测试技术希望去参考相关书籍进行，因为不常用且需要昂贵的仪器。,故障诊断检修技术基础 2.6 模拟电路故障诊断技术,虽然同样用到以上的各种测试技术，因为该两种电路有其特殊性，故另分章节来讨论 模拟电路的故障特点:发生故障元件的有限性；故障发生的多样性；故障存在的独立性，多个故障不会相互抵消使电路正常；各种故障的模糊性，有时几个故障信息交叉 混淆难以辨析定位。 模拟电路测试诊断特点： 1）频率范围宽，可从负赫兹变化到吉赫兹变化，即使测量同一电量，采用的仪器，方法，原理，大相径庭，否则得不到准确的结果。 2）量程范围宽：模拟电路中须测试的电流，电压范围可达几十个数量级，如微伏，微安到几千安或伏特。 模拟电路故障诊断的主要困难： 1）由于模拟电路故障的多样性，而且变化是连续的，因此故障模拟推测定位困难。 2）元件参数都有一定的误差及温度系数，使故障诊断一定程度上失去准确性与稳定性。 3）由于非线性，噪声，温升，器件误差等存在，使模拟电路的输入输出关系呈现复杂的现象，难以像数字电路那样用真值表明确表示。 4）非线性元件工作点难以确定，其计算影响因素很多，往往要在实际调试才能确定。 5）现代各种典型的模拟电路大多集成化，外部少数引脚检测难以反映电路内部情况，一般均直接更换了事。 6）综上所述模拟电路的故障诊断往往依赖长期维修，测试，积累，总结的经验较多。,故障诊断检修技术基础 2.7 数字电路故障诊断技术,数字电路的信号在时间上和数值上都是离散的。用来处理与变换这种信号，进行算术运算和逻辑运算，仅采用有两个状态的元件来表示信息，即所谓的高低电平，0或1。因此其基本单元电路简单，对元器件电参数要求不严格，允许电路的参数有较大的离散性，信号波形的分析也较简单，方波只要能区别两种状态即可。 数字电路分为组合逻辑电路：任何时刻输出端的状态取决于该时各个输入端的状态，与原来电路的输出状态无关。时序逻辑电路又分为存储电路，同步时序逻辑电路及异步时序逻辑电路。基本原理是带触发器组成的存储电路来记忆信号。有时钟节拍控制，逐拍动作，触发器翻转，脉冲结束，就锁定在新的输出状态，为同步时序；异步即没有统一时钟，每个输入端时钟及信号不同时来，触发器翻转也不同时，经一段时间后输出处于新的稳定状态。 根据以上分析，数字电路的故障诊断有一定的可预测性，可分析性。可建立仿真模型，使电路具有自测自检功能。针对每一种逻辑电路，只要有它的真值表，就可用简单的电压表，在输入端加上待测所需电平直接观察输出端电平状态与真值表比较，就足以判断该电路好坏。时序逻辑电路有一定复杂性，但只要仔细分解分析，也不难找到问题所在，最困难的是逻辑竞争，在特定条件下才能发生的故障比较难找。 常用工具是逻辑笔，逻辑分析仪，多踪示波器等。,三 常用故障诊断检修方法,3.1 直觉检查法 3.2 同类比对法 3.3 在线测试法 3.4 更新替换法 3.5 电路分隔法 3.6 波形观察法 3.7 交流短路法 3.8 信号寻迹（注入）法,常用故障诊断检修方法 3.1 直觉检查法,检修电子设备的方法很多，要根据具体故障选择使用或几种方法交叉使用，法无定法，要在实践中灵活应用，切忌生搬硬套，不断总结积累检测维修经验才能不断提高 直觉检查法即凭人的感觉-视觉，听觉，嗅觉及触觉来检查设备故障的方法，一般先拆机不通电情况下发现保险丝熔断；集成电路爆裂；印刷板腐蚀，烧断，搭焊；电阻烧坏；变压器烧焦；电解电容漏液等等，发现这些明显的故障后不能贸然换件就试，应该进一步分析找到故障真正原因，因为有时故障部位与被损坏的器件不在同一位置，是更重要的器件损坏后引起的表观现象，查明后才能采取相应措施排除故障。 上述无异常后，则通电检查：查找工作状态下的异常现象，如是否有元器件很快发烫，风机是否正常，指示灯LCD屏是否亮，变压器电阻等有无焦糊味，有无异常声响等，一旦发现不正常情况，应立即切断电源，可以缩小故障范围，分析故障原因后予以排除。 直觉法是最常用，不管采用下述的任何方法步骤都需要用到。但需要注意： 1.通电时注意安全，特别带高压的部位，不能用触觉来感知。 2.必须熟悉各种元器件常见的故障，才能迅速找到故障所在。也可借助一些工具仪表，如放大镜，温度计，耳机等扩大人的感知能力，使直觉更有效。 3.直觉法简单，有效，迅速，有时很快就能找到故障部位，是检修中首选的方法，但往往凭经验多，是感性的，流于表面，片面，难以发现深层次的问题，必须与其他方法配合使用那更有效。,三 常用故障诊断检修方法 3.2 同类比对法,在故障诊断检修中，往往很难找到待修电路的原理图（有时在网上能下载到，应尽力找到）如果有一台正常工作的同类电子设备，在相应关键节点上对电压，波形，对地电阻，元器件参数等进行比较对照，是一种极有效的检修方法，很容易找到故障所在。 但要注意，发现测点不正常的，故障不一定在这里，要综合分析，收集多点信息来定位真正的故障点。 同时要善于日常积累记录寻找正常电子设备的电路，关键器件的资料，参数数据等，可以在网上查找，实在不行要实测故障部位的部分线路图，以供分析。这样今后碰到同类的电子设备或典型常用电子线路，也可顺利迅速完成检修工作。这同属比对法一种。,三 常用故障诊断检修方法 3.3 在线测试法,就是不将元器件拆下来的情况下用仪表测量找故障，分为： 1.不通电情况下：往往采用万用表在线测，但要掌握原则因为电路中存在各种器件的旁路并联，电容的容量，线圈绕组的回路，因此测电阻其值一定要小于标称值，如果大了很多，则一定该电阻开路了。电容恰相反，容量一定要大于标称值，否则电容一定老化容量丢失了。实在吃不准，只能焊下一侧引脚，正确测其电参数。检查晶体管类元件一定采用二极管档（PN结）测试。可以直接测PN结正向导通值，很快就能判断晶体管的好坏，这在电路检修中非常有用。用指针表的电阻档测准确度就差一点。对电感一般电路中涉及较少，所以一般在线测量影响较小，数值较准确，例如开关电源中的变压器滤波器均可以测其电感量判断有无层间短路等现象。对集成电路要在正常情况下测有关关键点的直流电阻值，并作记录，维修中对比测量，依此判断集成电路是否损坏。但有时不一定准确，对短路开路情况应该能判断。 2.通电情况下：即通常的电压测量，示波器波形测量等，在无外加输入信号情况下测量静态各点上的工作电压或波形，注意的是测量挡位从高到低，避免对仪表的损坏。,三 常用故障诊断检修方法 3.4 更新替换法,更新替换法是将正常的元器件，组件或模块去替换被检设备，线路板中确定有故障的器件及组件等，这种方法越来越被使用，特别是电子设备的小型化，模块化程度越来越高，单元或组件的维修难度也越来越大，当被检设备要当场维修，迅速投入使用，这种方法是最佳的。但也必须认真进行故障分析，确认故障一定在该部位，然后替换。但有些人不管三七二十一，上来就换整块线路板，效率是高但成本很大。要准备好多替换的新的线路板。现在好多特约维修点都是这样，反正用户出钱。可取的方法是这样：还是要进行元器件级的维修，换整块板可以，对公司中常用必不可少的关键设备备一到二块易损的线路板，有故障马上更换。换下来后必须在良好的维修环境设备下从容地找出故障元件，最好自制模拟设备工况的仿真维修台，模拟提供各种输入信号检查板子是否可以正常工作。维修结束后板子要封装好做好标记以备下次更换。 换上新部件前一定要找到故障原因，以防换上一个新的又损坏的现象发生。 替换元器件，部件，插组件板时一定要在断电下进行，因为虽然有些新设计的组件允许带电插拔（增加了通电缓冲保护电路）但绝大多数的器件或组件带电替换常引起不可预料的后果，因此必须养成确认断电情况下进行更换的良好习惯。 其次对带有高压电解电容的电子设备，如开关电源，逆变器，变频器等换部件一定要断电后等待若干时间，是为了让高压电容中存蓄的电量放完，否则一旦触碰带电部位，轻则有麻电感觉，重则是损坏新换上的板或元件。,三 常用故障诊断检修方法 3.5 电路分隔法,对电子设备整体电路合理地分割成相对独立的部分电路，故障范围，直至找到故障位置。例如一块电脑控制板，大致可分为电源部分；电脑芯片部分；输入电路；输出电路。确认电源故障后，还可继续分如线性电源有交流电源，变压器初级，次级整流滤波；稳压芯片部分等，逐一检查分析，肯定部分电路，否定部分电路，马上能找到故障所在。 该方法特别适用包括多个子系统的复杂电路，或闭环子系统（带反馈电路），或总线结构的系统电路。由于系统复杂，各系统互相影响，故障很难立即找到。因此该方法是断开某一个子系统或电路，观察断开后对故障的影响，或直接检测该子系统（电路）工作是否正常，故障若继续存在，则再断开另一子系统，继续上述步骤。这样就可排除干扰因素，逐步缩小故障范围。 使用该方法有时需要在印刷板上割断铜箔引线以便分隔电路，需注意找便于割断且补焊锡后不容易造成短路处，往往找电源，输入及输出引线，要根据具体情况来分割。如有插拔式的集成电路，那直接拔去该部分电路的主要集成电路即可。 总之，在电子设备检修过程中，需根据具体情况，分割各子系统（电路），分别检查子系统或电路，就可以很快判断哪一个子系统或电路出问题了。,三 常用故障诊断检修方法 3.6 波形观察法,波形观察法是一种定量，重要的对电子设备的动态测试法，采用示波器观察故障部位的信号所获得形状，幅度，时间参数与正常设备相同观察点的波形比较，通常就能准确地故障电路器件的损坏情况。由于受各种因素的影响，所测波形可能有一些偏差，只要基本相似，就可认为该部分是正常的。 随着科技的发展，仪表数字化成为潮流，数字存储示波器的性能越来越高，不光有波形显示，还可以直接给出被测电参数的数字值，大大提高了方便性，同时可以存储以往的波形，供对比参考，与计算机联网后，可以存储大量设备正常时被测点的正确波形，供维修时参考。用好这种得心应手的工具，就能迅速地解决复杂设备的疑难杂症。所以建议大家能熟练掌握此类仪器的使用方法，用好它。 使用波形观察法判断故障须注意以下几点： 1.示波器的带宽一定要高于被测波形的3-5倍，高一些更好。双踪以上，便于对比观察。 2.注意各波形的相对时间关系，要用同一个时基去触发，才能正确比对各波形的关系。 3. 测量时要排除外界干扰，特别是测频率很高的波形，一定要遵循高频下测试要求。被测信号的不稳定先要排除仪器本身是否稳定，可先校正一下本机的标准方波。 4.波形观察法特别适合模拟量的测试，是时间域的测量；对数字量（即数据域）因并行有8位乃至64位，虽然可用附加设施扩展，但始终不及逻辑分析仪等仪器方便。对串行数据不失是一种很好的观察方法，可先存储下来再扩展放大后仔细分析。,三 常用故障诊断检修方法 3.7 交流短路法,采用适当容量与耐压的电容器，（一般高频下容量小一点，低频下容量要大）对故障电路某一部位进行旁路检查的方法，主要针对电源干扰故障及寄生振荡故障。 当电源滤波电容失效时，往往会引起交流声，干扰，电压不稳等，这时并联一个相似容量耐压的电容进行旁路，观察故障是否消除来判断。 对多级放大器的寄生振荡，可从后级向前级逐级旁路检查，如在某一级输入端旁路时，寄生振荡消失了，问题肯定存在在这一级或前级。这时可以采取措施来消除故障。,三 常用故障诊断检修方法 3.8 信号寻迹（注入）法,在动态工作的情况下进行，适合检测同一信号源的电路，分为： 1.从输入到输出：从输入端加注一信号源，或利用本身已确实存在的信号，借助测试仪器，从前向后，逐级定量检查，一旦发现某一级信号没有了，或反而变小，或波形限幅，失真，则证明故障发生在这一级。注入的信号必须参照该电子设备规定的数值，特别是定量测试时。使用中须注意：高频情况下特别要避免测量仪器对被测电路的影响，示波器测头接地要接好，靠近被测点，引线不能过长且要屏蔽，。否则会造成波形畸变，示波器带宽也要远高于被测频率，否则波形细节不清幅值变小 对于测试用的信号源，理论上需用和原来一样信号，实际上仅为了查找故障部位，不必输入相同的信号。有时输入不同波形的信号，特别是数字电路多个输入端，更容易故障定位。 2.从输出到输入：即从后级到前级的检查顺序称谓信号注入法。适用于终端带有显示，音响指示器的电子设备。同样需要在工作状态下进行。根据具体要求，选择不同的信号源（不同波形，不同幅值，甚至用螺丝刀敲击放大电路晶体管的基极都可以）依次从后级注入该级电路输入端，向前级推移，观察终端指示器反应是否正常，如喇叭有无在螺丝刀敲击基极时有明显的嚓嚓声，而且逐级向前声音更大。最好采用该设备规定的输入输出信号要求来进行。发现哪一级信号异常或没有则故障必然存在于这一级。,四 电路与设备故障检修步骤,4.1 拆卸设备，直观故障分析； 4.2 初步检查，确定故障范围； 4.3 查找资料，分析故障原因； 4.4 缩小区域，确定故障位置（损坏元器件）； 4.5 排除故障，检验修复电路（更换器件）； 4.6 带载监测运行，重装复原。,电路与设备故障检修步骤 4.1 拆卸设备，直观故障分析；,对发生故障的电子设备或大型自控设备的控制板，需要做到以下几点： 1.尽量掌握必要的技术资料：使用说明书，电路原理图等，了解其工作原理，技术指标，电气性能，电路数据，使用及检查方法等。有该设备的历史档案，维修记录则更好可充分借鉴，极大减轻维修人员的工作强度，增强检修目的性，加快检修进度。 2.尽量向有关人员了解故障发生前后的使用情况及所发现的现象，故障发生的时机是开机时，运转中，有无声响，发光，发热，焦味或冒烟等，这些线索可帮助尽快找到故障点。注意有时操作者会隐瞒某些错误的操作处理步骤，需要去伪存真准确判断。 3.要掌握一定的机械知识，仔细拆卸，特别是一些进口的仪器设备，安装有其特殊性，必要时把拆卸过程绘下来，以便复原，不要造成野蛮拆卸，最后无法恢复到原状。 4.对待修部位直观检查，结合有关人员的故障叙述，尽量找到明显的故障部位，如保险丝的熔断，电路板上明显的焦痕，击穿点，元器件的爆裂等，大致做到故障发生在那个部位心中有数。 5.把故障板或组件完整拆下，先作清洁处理，用工业酒精清洗损坏的故障面，把印刷板上烧焦部位一定要挖去，污迹油腻灰尘去除。,四 电路与设备故障检修步骤 4.2 初步检查，确定故障范围,在上述拆卸直观检查清洁处理的基础上，来正确判断，识别，确定故障的范围，引起故障的损坏元器件。通常对完全不能工作设备，电路板，故障判别不难，常说即为硬故障。而偶尔发生或工作性能严重下降的故障有时就很难找到故障点，即所谓的软故障，要进行仔细分析，有时要长期运行监测方能找到真正的故障点或器件。 在判断确定故障范围时需注意区分: 1.是操作不当引起的故障还是设备本身问题，特别现在好多电子设备或仪器多数字化了，工作前要作一系列的设定，如某一项设置错误，就会造成不工作，有时操作者对正常工作的设备乱修改其中的设置也会造成此类假故障。 2.区分是故障是干扰引起还是本身问题，有时谐波很大的设备启动，会造成通过空间，电网串入电脑控制系统中引起停机，重启动，复位等故障动作。这时不能在线路板上瞎找，既耽误时间，弄不好板子可能搞坏。 3.设备老化性能下降，如果设备使用年限过长，大部分器件衰老，处于浴盆曲线最后上翘处，故障就频繁了，这时大批更换器件不合算则要更新设备。 综上所述，了解设备历史，使用情况，故障发生是状态就相当重要，提供了正确判断故障的重要依据。,四 电路与设备故障检修步骤 4.3 查找资料，分析故障原因,确认故障是设备或线路板上后，必须分析故障原因，因为如果就事论事更换明显损坏的元器件，有可能换一个烧一个，毫无意义，浪费了器件。这时必须对待修设备或电路板充分了解其原理功能框图，了解整个电子设备有几个系统，几级电路输入输出部分，各部分间联系等等。从故障现象，损坏器件判断故障在那一部分（功能块）中，只要重点检查该部分，避免了面对错综复杂的电路，众多的器件无从下手，一筹无计的窘态。 分析故障原因必须在充分了解情况，细致观察，掌握丰富材料基础上，并且要有一定理论指导下进行，根据电路的工作原理，结构特点，具体设备工作规律，经常易发故障部位，综合考虑，分析有可能产生此故障的原因，分析时不能仅考虑一点，尽可能要全面，排列出故障串后又要判断哪些故障发生概率大，先进行检测，概率小的排在后检查。虽然以上写了一大堆，但如果有一定维修经验后仅在脑中一闪即成。 如果碰到疑难杂症，或陌生的电路，特别是进口的设备，没有具体的线路（或与我们常见的典型电路有很大差异）必须测绘故障部位的部分线路进行分析，有必要时找到其中所用到的元器件原理引脚数据等，结合该部分电路功能才能分析出故障所在。,四 电路与设备故障检修步骤 4.4 缩小区域，确定故障位置（损坏元器件）,故障检修实际上是经过一定的检查测试，确定故障存在的真正部位，找出引起故障损坏的电路板或元器件。因此该过程是不断反复的故障分析，实际测试的过程。测试的目的是验证故障真正原因；分析的目的是把故障原因推断到更小范围直至某个元器件，找到了证明分析判断正确，测试设备或线路板没恢复正常则分析判断不准确，还得依照新的症状重新分析，构成新的判断再次寻找。 在上述过程中，应考虑以下的方法： 1. 在检查中要尽量简化过程，从大部位缩小的小部位直至个别器件，从大范围缩小到小范围，不能随意到处寻找，东一榔头西一棒，必然找不到关键点浪费时间。 2. 实际检修过程中要从先容易，后困难的开始，从经常使用磨损严重的部位开始查找（开关，电源引线，插拔器件等），比如电源时断时续，往往引线弯折处内部断线，而不必拆内部线路板。难拆卸的部位一定要在外围检查完毕后才开始进行。所以必须判别故障器件是源发性的还是继发性的，不然继发性故障的器件更换后还是要损坏的。 3. 要判断各种故障发生可能性的大小的概率，抓治可能性大的先着手检查。根据发生故障时的具体情况（温度的影响，潮湿程度，是否曾经搬动拆过等）及各种元件的特性，发生时的现象，以及同型号设备相同的故障的规律（由于设计问题，元器件成批质量问题造成）可以迅速找到真正故障器件。,四 电路与设备故障检修步骤 4.5 排除故障，检验修复电路（更换器件）,确定了损坏的元器件或集成化后环氧封装的功能模块，必须予以更换，原则是更换上去的器件要同型号或者不同型号要求其电性能必须等于大于故障器件，特别是高频的，功率大的器件，。因此要十分熟悉各种器件的特性，必要时要下载相关器件手册逐一比较对应的电参数，满足要求才能替换。严禁使用次品或性能差于规定的器件，否则后患无穷；对拆机的器件也要谨慎使用，既要满足性能又要仔细检测是否完好，最好能了解拆下时原板子有什么情况，为什么拆，使用起来更放心。 对目前SMC小型化后的印刷板，高频线路以及大功率模块，更换器件的封装要十分注意，一定要相同封装，原位置，原走向安装，否则高频电路会改变高频分布电参数，产生预料不到的后果。对功率模块会造成无法安装，因为安装螺孔，散热板位置面积不同。 更换后必须验收检查是否解决了故障问题，通电时必须慎重注意安全，因为所检修部位都裸露在外。也可分段检查，先查电源是否正常，再查控制板部分；对某些控制板，功率驱动部位可以先用直流电源模拟提供给驱动电路或控制板，示波器观测在功率管或模块输入端的驱动波形是否正常；控制板是否有规定的功能。通电时也可采取一些安全措施，例如串入限流电阻，降低工作电压等，密切监测通电瞬间有无异常现象，如杂音，冒烟，发烫，此时要迅速切断电源再次检测分析故障真正所在。,四 电路与设备故障检修步骤 4.6 带载监测运行，重装复原，总结存档,经过上述更换器件，通电设备基本能工作，也不证明修复已完成，还要经过操作检验，带负荷工作若干时间才能认为设备已修复。因为往往功率器件在空载下问题很难暴露，特别是散热问题，安装不良，螺钉没拧紧等，只有满负荷工作下才会出现问题。所以必须监测带载运行，其温升正常，运行声音平稳，负载电流正常稳定，修复才告完成。 对仪表仪器类及小型电子设备，待更换故障器件，测试完成后，下一步是重装复原，要十分注意安装步骤，固定螺钉，散热器件安装一定要和拆下时一致，否则轻则无法复原，安装不上，重则留下隐患，如散热不好，外壳密封不好长期工作故障会再次发生。因为半导体，电子器件最怕热怕潮。 在消除故障修复设备后，应该做好归档记录工作，把维修中出现的故障症状，找到的故障原因，维修措施甚至拆卸安装方法都一一记录在案，日积月累形成的维修档案是极其宝贵的资料，对指导今后的维修很有借鉴，起到事半功倍的效果。如果在修复后或新的设备将一些关键点上的电参数（波形，电压值等）及实测的波形图片记录存档，虽然繁琐一点，但对今后的维修大有裨益。现在计算机使用普及，在计算机上建立维修档案，将下载的设备，元器件，集成电路等的使用说明，资料，数据手册包括实测的健康波形图片都归纳到一个文件夹中，到现场维修只要带笔记本即可，查阅资料就方便多了。对目前青年技术员来说，是很简单的事，只要有恒心。,五 电子元器件的失效机理与故障分析,5.1 晶体管器件 5.2 集成电路 5.3 电阻器件 5.4 电容器件 5.5 电感和变压器类 5.6 开关触点元件保险丝类 5.7 印刷电路板及接插件类,五 电子元器件的失效机理与故障分析 5.1 晶体管器件,电子设备绝大部分的故障最终都是由元器件老化损坏引起，如熟悉各种器件的特性，损坏机理及故障类型，就能依赖万用表简单测电阻，导通压降等很快找出故障，所以了解熟悉电子器件的失效机理和故障现象，对发现分析解决故障有很大帮助。 主要是晶体管，二极管，MOS管，可控硅等，其中关键测试PN结，失效原因一般是设计制造质量，过压，过流，温度，潮湿，老化等引起。 常见故障有： 1）击穿：常由于PN结被电压，电流打坏，引起正反向电阻接近或导通接近0，用数字表PN结档测量很容易测出。但是对一些软故障如热击穿要一定条件下才能出现解决。 2）开路：往往是通过电流过大引起，同上测PN结很容易发现，正反向电阻都无穷大。 3）放大倍数变化，性能下降且受温度影响引起，一般对数字电路影响不大。对模拟放大电路可能引起失真噪音或啸叫。 4）驱动性能下降或失效：对MOS管，由于其栅极一不小心就会被静电击穿造成管子损坏，所以搬移安装中千万注意；可控硅的控制极也有可能击穿损坏，检测中要注意。 不同晶体管结构不同，检查方法也不同，MOS管测内部寄生二极管(续流二极管） 只要击穿了该管子也损坏了。对可控硅从等效电路图来测相应的数值判断。,五 电子元器件的失效机理与故障分析 5.2 集成电路,集成电路种类繁多，功能较多，包括双极型数字集成电路，MOS数字集成电路，半导体存储器，模拟集成电路，微处理器，接口集成电路，微波集成电路，专用集成电路（可编程集成电路，定制集成电路），检测很不方便，非常复杂，若要测其电参数，不但要专用仪器，测大量参数也相当繁琐。我们检修并不需要，只要判断好坏，一旦有问题立即更换。常见故障有： 1）击穿：有时能明显发现集成电路表面焦痕，裂纹。大多需测量电源端，对地端及与I/O端等相互间电阻，或用PN结档测，同时需交换表笔再测一次确认，最好与正常集成电路对比测量特别在相同电路板上在线测试最正确。 2）过热：一旦发现过热除芯片问题外，常见其相应I/O电路有短路，负载过重等故障，必须彻查。 3）数据不稳定，存不进或丢失：往往故障存在存储单元中，这种问题很复杂，有干扰问题，电压不稳，程序错误，芯片性能下降等，要一一排查。 常用的简单检查方法：1.电阻测量：即上述的对比测量及交换表笔方法；2.电压检查：测量电源端，地端，I/O口端电压，最好还要用对比方法；3.功能检查：用示波器，逻辑分析仪观察I/O口波形，与正常值比较功能是否完成；4.替换检查：实在难确认只能在初步判断故障部位更换新的集成电路，十分小心拆多引脚的集成电路，不要损坏铜箔。以上的方法要综合使用，才能较快解决问题。,五 电子元器件的失效机理与故障分析 5.3 电阻器件,电阻器是电子设备中使用量最大最基本的元件，它要消耗功率，因此电阻引起故障的概率也达到15%左右。电阻器失效模式与产品结构，工艺特点，使用条件密切相关。因此要根据不同的使用条件，消耗的功率选择适当的电阻类型，安装中要注意散热问题。电阻器失效可分为两大类： 1）致命失效：短路，开路，机械损伤，绝缘击穿等，占电阻失效的85%-90%。一般开路较多。 2）参数漂移失效：比较少仅占电阻失效的10%，但故障现象较隐蔽，碳膜电阻多见。 电阻容易产生变质开路故障，多是开路电阻无穷大，变质也是引起阻值变大，所以用阻值表很容易测量出来，就是在线测，只要测得值大于电阻的标称值，就可以判断该电阻已损坏。当然由于线路中有旁路，小于的值，不一定能判断，拆下一脚测就一目了然。损坏原因，变质常是散热不良，潮湿，制造缺陷引起；烧坏是由于电流过大，常见电阻表面焦糊状，以及瞬间高压击穿，可能表面爆裂或没有明显改变。 可变电阻（电位器）失效的概率较高，高达90%，因为有滑动摩擦影响，往往造成接触不良，开路。所以设计中尽量少用可调电阻，需要调整处可以先用可调电阻调好，焊下测量用相应的固定电阻换上，或者预留并串联两个 电阻位置，调节时计算并串联电阻值接近需要的调整值。 修理往往都换掉，电位器还可以用无水酒精滴入擦洗，但效果不能持久，很快老故障就又出现了。有些特殊电阻根据其特性用万用表也很容易鉴别已故障损坏，比如压敏，热敏，磁敏电阻等，损坏大多是击穿，开路等。,五 电子元器件的失效机理与故障分析 5.4 电容器件,电容也是电路组成的基本元件，故障率也很高，主要有： 1）击穿：介质绝缘性能是主要问题。当介质老化绝缘性能下降，外加电压值高于额定值，电解电容还要注意极性。 2）开路：引出线与电容电极连接处氧化，接触不良，电解电容引出线被腐蚀开路，电解质干涸或冻结。 3）电参数退化：潮湿，电解质老化，热分解，电极材料电击自愈效应，电解质挥发变稠引起电容容量及耐压下降。其中电解电容老化变质故障概率最高，由于结构封装的原因以及环境温度影响电解质的干涸漏液是最常见的故障原因。 由于电容受到电压，电流冲击，温度应力的交叉综合影响，对薄薄的介质绝缘是很大的考验，几种因素作用下会有不同的失效模式，但最后的表现总是击穿与容量下降，其中温度的影响最大，既可以使金属薄膜介质加速表面氧化，加快老化进程；又促使电场强度下降，加速介质击穿，其自愈效应使容量急剧下降。这些应力的影响程度还是时间的函数，越久越严重。 由于电容一般价廉，发现有问题立即更换。有时同一块板上的电解电容，当发现有个别老化 容量下降，要将整个板上电解电容全部换掉，否则同样的故障在该板上还要接二连三发生。电容量的检测要拆下进行，否则在线测试，板上分布电容，串并联电容影响测量值，测量仪器常用电容仪，LCR电桥；耐压检测用晶体管耐压测试仪。,五 电子元器件的失效机理与故障分析 5.5 电感和变压器类,包括电源滤波器，振荡线圈，电感，变压器等，大多是电压电流过大引起，如负载短路；110V错用220V；其次通风不好，温度过高，受潮，负载过重，也会引起变压器漏电，绝缘击穿，发热，冒烟烧焦等现象发生。 检测此类元器件故障主要用万用表电阻档测其电阻值，若为0则肯定已短路烧毁；无穷大则开路，而初次级间应该无阻值否则有漏电。而有时匝间局部短路就比较难测因为本身绕组阻值就很小，所以除了使用更精确的数字电桥外，也可测其电感值，因为匝间短路会使电感值大大减小，对比好的变压器一下就可找出来。 通电检查法：对线性电源变压器可以在初级直接通交流电源测试，不过要注意安全，要有开关能迅速切断电源，因为一旦变压器初级有局部短路（因为初级进高压，容易使绝缘层打坏）往往一下子变压器就会发热冒烟甚至起火要马上切断电源。如果正常工作仅次级低压低了，则次级有局部短路，但这种故障很少。 变压器初次级绝缘不良，是受潮引起，只要拆下在烘箱里高温烘干即可。 开关电源变压器的故障除匝间短路开路，还有磁芯气隙变化也会引起初次级感变化，引起工作不正常，噪音，发热，输出功率下降等。,五 电子元器件的失效机理与故障分析 5.6 开关触点元件保险丝类,包括开关，继电器，熔丝等，该类故障率很高，整机中将近80%的故障由此引起。 1）开关：常见疲劳损坏及过流触点烧损粘结，反复拨动造成跳簧断裂，接触不良等；绝缘不良，漏电长期受潮污染引起，建议更换。 2）继电器（接触器）：线圈开路或短路；簧片疲劳断裂；触点接触不良；烧损；粘结；误动作；灵敏度降低等。因为是机械结构，有动作次数寿命。一般都要更换。 3）保险丝：常用的价廉安保器件，一次性过流时熔断，使故障不会进一步扩大。目前有正温度系数的PTC作小电流过流保护器件，当超过标称电流保护值时其电阻急剧升高，保护后续电路不致大电流烧坏。此时该热敏电阻不会损坏，故障排除后恢复原状。使用有局限，仅在小电流，低压，应用要按照推荐参数用。当发现熔丝烧断，应仔细观察当时状况：如仅断开，焦痕不明显，证明短路不严重，可能熔丝老化或选择不当，换一个略大的熔丝即可；若管芯发黑，那有严重短路，需仔细检查排除故障后才能换新的同规格的熔芯；若管芯爆裂，那肯定整流管或开关管已烧毁短路引起，甚至不排除PWM芯片及周围器件也打坏了，一一排查更换后才能安装新的熔芯。有时检查熔芯是好的，但安装在熔芯座中却不通，主要是因为有些熔芯座簧片材料差，没有弹性，与熔芯接触不好；同样接触电阻大，工作中引起过热，烧坏熔芯甚至芯座也融化。,五 电子元器件的失效机理与故障分析 5.7 印刷电路板及接插件类,现代电子设备，离不开印刷电路板，随着技术水平的提高，布线密度越来越高，铜箔线宽越来越细，层数也从单面，双面发展到十层以上。因此带来很多故障现象有： 1）短路：由于密度高，要准确找到短路点有时很困难，光板上的短路，制印版厂家一般都有短路追踪测试仪检测，负责任的厂家几乎块块测。在安装中出现或故障发生后（特别是有过流熔化了锡，爆裂器件及电解电容电解质流出等）要仔细观察，借助放大镜等检查两铜箔导线，导线与焊盘，过孔间是否破损，搭接焊锡，有无污染（长期工作在潮湿油污环境中会有铜绿等出现），有功率器件跨接在铜箔面上，要检查其下方与铜箔是否过近，器件是否击穿与铜箔短路，。发现问题排除故障点，清洁处理，在破损失去表面绿油绝缘层时涂覆绝缘清漆或绝缘硅胶。如果短路发生在多层板的内部，则整块板就报废了（用电击法在确认的部位试击几次也许能修复，但希望渺茫。） 2）开路：在铜箔导线上因故障流过太大电流（过细的导线更易发生）熔断，受到腐蚀，划伤引起。可在原处或适当的部位用单股最好带绝缘层的细导线焊接修复；在特别的地方，也可用银粉导电胶，在断路处画一条线，使其导通，这样可保持原样。最后还须作绝缘处理。 3）绝缘降低：即上述铜箔面的污染潮湿无水酒精引起的严重情况，一般情况下轻度的污染对大的线路板，普通电路影响不大，但在密度高，贴片板上以及有高阻器件，模拟高倍数放大电路，污染物特别是电解质会引起电阻旁路，造成一些莫名其妙的故障，此时必须用无水酒精擦洗干净，烘干，最后作必要的防污防潮处理。,五 电子元器件的失效机理与故障分析 5.8 接插件类,接插件的故障概率也是很高的，特别是一些不良厂商采用的材料低劣，弹性不足，插拔松弛，密封程度不好，导线偷工减料，过电流达不到标称的数据，塑料件采用回料，不用阻燃材料，易老化碎裂，着火燃烧。大致故障有： 1）接触不良：这是接插件最易发生的，造成信号时断时续，摇摇按按正常，很快又无信号了。主要原因是接触表面腐蚀，潮湿气体，尘埃，污染，反复插拔及没用正确的插拔方式。对功率插头（电源插头）常因接触电阻大，工作时引起过热，甚至烧毁插头，接线座。 2）操作不良：插拔时没用对准标记，斜着硬插入使其某根插针弯曲，可能引起短路或开路。小心用镊子纠正，不能折断，折断只能更换。 3）绝缘不良：引起漏电，绝缘电阻降低，击穿等，同样受污染，受潮，老化等引起 采用的措施是清洗，烘干，绝缘处理。 4）对关键的接插件，除正常的锁扣外最好另加封漆，热熔胶等绝缘材料封住，避免松动。 5）插拔电源插头等避免仅拉住引线硬拉，避免过度弯曲引线根部，根部引线断掉的故障也是常见的。,六 故障诊断检修中应注意的事项,6.1 诊断测试的安全防护 6.2 故障诊断测试时应注意的问题,故障诊断检修中应注意的事项 6.1 诊断测试的安全防护,由于检修测试的很多电子设备都有交流电源输入电路，有些还有高压回路，高压大容量电容等，而且都要裸露，因此必须强调安全防护的重要性，一方面防止人身受到伤害，另一方面也可防止误操作遭受电击使被测电路，元器件及测试仪表意外损坏。 1）对逆变器，变频器等有高压大电容的设备，拆检时一定要等待表明内部高压已泄放结束的指示灯灭了后才能触碰拆卸，否则会受到强烈的电击。若不清楚或看不到高压信号灯，则一定要等3-5分钟才能内部操作。对CRT等视频终端，往往带上万伏电压，屏幕越大电压越高。若要测量要用带屏蔽的高压探针，普通的测棒是不能使用的，更不能用手触碰。 2）对检查交流电源部位应尽量断电操作，实在需带电操作，要学会单手操作，并站在绝缘的物体上。用表针检测时小心意外触碰电路中的元件，甚至低压电路中也会出现问题。注意RC降压供电电路，因为220V电源一相直接与低压电路接通的，检修调试时千万注意。 3）注意“热地”问题：有些仪器的地与电源的“N”相连，测试时将交流电零线端实际上接到了低压的数字地或模拟地。某种情况下造成电击，应该尽量避免。方法是用隔离变压器对双方中某一方供电，就避免了这种情况。,故障诊断检修中应注意的事项 6.2 故障诊断测试时应注意的问题,测试时要用到各种仪表仪器，碰到很多意想不到的问题，有时并不是待修设备故障本身问题，而是检修者自己使用不当，操作步骤不对，误