聊聊采樣板的故障排查與損壞原因
采樣板的概念與定義前面的文章都介紹過(guò),不贅述;它就像最靠近電池的一線戰(zhàn)斗人員,最直接感受電池的脾氣;如下圖,采樣板正常的連接順序是模組的電芯通過(guò)采樣線束連接到采樣板的連接器,然后再經(jīng)過(guò)保護(hù)電路、濾波電路之后到AFE;其中,采樣板最常見的損壞方式就是AFE的損壞,表現(xiàn)為功能不正常、表面有燒損痕跡,引腳發(fā)黑發(fā)黃;還有就是采樣板上面的濾波電路與均衡電路損壞,例如電容短路、電阻斷路、保險(xiǎn)開路等。
拿到客戶的故障件后,一般不要急于上電檢查功能,避免造成二次損傷,先看一下外觀,包括殼體、連接器端口等;然后再打開殼體,看一下電路板,一般單板燒毀故障都會(huì)有明顯的灼燒痕跡,例如電阻發(fā)黑,芯片引腳發(fā)黃,先鎖定一下故障范圍區(qū)域;然后開始用儀器進(jìn)行漫長(zhǎng)的故障排查工作,測(cè)試鎖定的區(qū)域內(nèi)器件的導(dǎo)通狀態(tài),這個(gè)時(shí)候就需要靜下心來(lái)慢慢搞了,注意不要輕易地下任何結(jié)論,讓單板自己說(shuō)話,一定要做好故障記錄,最好在電路圖上標(biāo)記出來(lái)故障點(diǎn),例如某處均衡電阻斷開、引腳短路等狀態(tài);如果都排查完了,啥都沒發(fā)現(xiàn),此時(shí)可以就試試上電測(cè)一下功能了,看是否有什么異常;當(dāng)然,小組內(nèi)進(jìn)行討論可以提高排查效率。
ASIC的損壞一般是由于過(guò)電應(yīng)力(Electrical Over Stress,EOS)造成,是指器件承受了超出其標(biāo)稱范圍的電應(yīng)力(電流或電壓),按照應(yīng)力作用是將的長(zhǎng)短可以分為ESD、浪涌、直流應(yīng)力。ESD一般在1us以內(nèi),浪涌在1us以上,直流應(yīng)力在1s以上。
對(duì)于ESD和直流應(yīng)力很好理解,但對(duì)于浪涌卻不是很熟悉,浪涌有很多來(lái)源,例如雷擊感應(yīng)、電纜放電、熱拔插、上下電沖擊、感性元件放電、容性元件充放電;但困難點(diǎn)在于怎么測(cè)試和驗(yàn)證,怎么制定有效的浪涌參數(shù),還需要進(jìn)一步去研究;一般廠商會(huì)推薦參考的保護(hù)電路設(shè)計(jì),不過(guò)深究的話,里面是有事情需要工程師去挖掘的。
當(dāng)電路中出現(xiàn)EOS后,大概率會(huì)出現(xiàn)一種叫做閂鎖(latch-up)的故障,閂鎖效應(yīng)是CMOS工藝所特有的寄生效應(yīng),嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致電路的失效,甚至燒毀芯片,在閂鎖情況下,器件在電源與地之間形成短路,造成大電流、EOS(電過(guò)載)和器件損壞。具體原理自行百度,不過(guò)確實(shí)理解起來(lái)好復(fù)雜。
除了研究故障現(xiàn)象與失效原理外,還要掌握采樣板的運(yùn)行環(huán)境,去識(shí)別出EOS出現(xiàn)的原因。環(huán)境因素主要指電芯的排布,很多廠家使用同一個(gè)AFE去跨接多個(gè)模組采樣,這種情況是要極力避免的,之前有一篇關(guān)于AFE的文章里面詳細(xì)解釋過(guò)原因;但不幸的是,這種場(chǎng)景是存在的,如下圖所示,在這種場(chǎng)景下,要保證跨接的銅排要可靠連接,阻抗一定要;甚至有的廠家在跨接處放置熔斷器,這是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)很高的操作,熔斷器的阻抗大于銅排阻抗,而且如果熔斷器意外熔斷后,AFE一定會(huì)被損壞,客戶大大要三思啊。
還有就是,跨接模組采樣時(shí),在組裝模組過(guò)程中的接線也是一個(gè)值得關(guān)注的問題,模組之間接錯(cuò)線的話也很容易損壞AFE;再有建議幾個(gè)模組要把銅排連接好后,再去連接采采樣板線束。
總結(jié):
不管啥時(shí)候,出現(xiàn)單板損壞一定會(huì)給硬件工程師帶來(lái)很大的影響,各方面的壓力一下子全部集中到此,而且出現(xiàn)問題時(shí)的背景往往客戶說(shuō)不清楚,所以我們一般會(huì)知道哪里壞了,但是為什么會(huì)壞很難一下子找到原因,客戶大大一定要理解。缓昧,抱怨完明天繼續(xù)查找問題去了(5.15半夜)。以上所有,僅供參考。
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