某电路板保险丝上电熔断的故障研究与处理.pdf
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1、舰 船 电 子 工 程2023 年第 5 期1引言某型舰载产品电路板需开展批量调试工作,为了提高调试准确性和效率,特按调试工艺规范要求搭建了调试工装平台,简化示意如图1所示。由于本次故障与电路板通信与控制信号部分无关,因此调试平台示意只标注了有关联的供电电路1、故障排查24过程只记录相关细节。说明:G1为供电单元,采用实验室现有的军用电源模块4NIC-T700F(性能参数为输入AC220V20%、50Hz,输出为DC28V/25A)或计量有效的程控电源(型号为数英SVING-SS1796C-2CH直流稳定电源,输出能力为 50V/2A)。S1 为外接的按钮开关,由于外接电源可能为军用电源模块且
2、该供电单元自身无控制输出开关,因此调试平台采用了外部控制开关以便于接通/断开电源,实际调试过程中用过按键式开关和船型开关两种。XP1为已电装完成的军用微矩形插头,芯线定义包括通信控制信号及电源信号,由于本次故障主要与电源信号有关,故图1中只标记电源信号线。XS1为已电装完成的板级军用微矩形插座,与 XP1配对连接。F1为 贴 片 式 保 险 丝/熔 断 器,型 号 为 CFF-1608-3A0-32V-T、厂家为振华云科,性能参数为额定耐压值32V、额定耐流值3A。W1为被调试电路板A1除板级插座XS1和保险丝F1之外的其他电路模块统称。收稿日期:2022年11月12日,修回日期:2022年1
3、2月25日作者简介:方航,男,硕士研究生,工程师,研究方向:动力学与控制、嵌入式系统软硬件设计。向宇,男,博士研究生,工程师,研究方向:人工智能、计算机图像处理。某电路板保险丝上电熔断的故障研究与处理方航向宇(中国船舶集团有限公司第七一研究所宜昌443004)摘要为了解决某型舰载产品电路板保险丝上电频繁熔断的故障,论文首先对故障产生的条件进行了详细的梳理,其次对故障的现象及可能存在的原因进行了准确描述和全面分析,对各种可能的原因逐一进行了排查并开展了样机试验验证,最后锁定了最主要的原因并有针对性的进行了故障清除。故障处理结果表明,该故障的分析处理思路清晰、逻辑合理,准确地定位并解决了电路板故障
4、,其电路故障分析逻辑和处理过程对电路设计与调试工作具有一定的参考借鉴意义。关键词电路板;熔断丝;上电熔断;故障分析处理;试验验证中图分类号TP275DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2023.05.035Fault Research and Treatment of a Circuit BoardFuses Power-on FuseFANG HangXIANG Yu(No.710 Research Institute of China State Shipbuilding Corporation Limited,Yichang443004)AbstractIn ord
5、er to solve the problem that the circuit board fuse of an shipborne product is frequently blown when powerdon,Firstly this paper combs the fault conditions in detail.Secondly,it accurately describes and comprehensively analyzes the faultphenomenon and possible causes.Various possible causes are chec
6、ked one by one and the prototype test verification is carried out.Finally,the main causes are locked and the fault is cleared pertinently.The result of fault treatment shows that the fault analysis andtreatment idea is clear,logic and reasonable,and the circuit board is accurately located and solved
7、.The circuit fault analysis logicand treatment process have certain reference significance for circuit design and debugging.Key Wordscircuit board,fuse wire,power-on fuse,fault analysis and treatment,test verificationClass NumberTP275总第 347 期2023 年第 5 期舰 船 电 子 工 程Ship Electronic EngineeringVol.43 No
8、.5175总第347期调试过程参照该板级调试细则进行,首先完成调试平台接线,确认接线无误后设置电源参数使输出电压为28V,按下按键式开关S1,观察电路板上板载蓝色呼吸指示灯是否正常闪烁,如果正常闪烁,则表明电路板A1供电正常,反之电路板A1供电不正常。2故障现象描述将 待 调 试 的 电 路 板 共 计 20 块 从 JZB001-JZB020顺序编号,调试开始后,按下开关S1,马上就能听到电路板上有微弱爆炸声。断开开关S1,经检查发现电路板整个电路前端的贴片式保险丝F1表面发烫且有细小的裂纹、旁边的三防漆呈现高温烫伤状且用手摸能感受到较高的余温,用万用表通断档测量保险丝两端的通断关系发现,保
9、险丝两端已断开,其他电子元器件肉眼观测均未发现明显异常,初步判断该电路板上的保险丝F1发生熔断。更换第2块电路板JZB002按照相同的操作步骤进行,上电后第2块电路板产生的故障现象与第1 块 JZB001 类似,连续更换了 5 块同批次的电路板,重复操作后发生的故障现象均不变,基本可以确定电路板上的保险丝F1因某种未知原因发生熔断5。3故障原因分析与测试排查保险丝发生熔断的主要原因是通过自身的电流过大,使得器件因工作电流过载而发生失效,属于不可逆转的损伤。根据该元器件的型号67,通过厂家官方网站查询到的出厂测试数据如表1所示。表1保险丝时间/工作电流特性特性快速熔断F额定电流百分比100%25
10、0%400%在25C的断路时间最少4h最大5s最大0.05s保险丝的额定电流为3A,通过表1数据得知,在25C常温工作环境下,当工作电流为3A时保险丝正常工作的时间最少为4h;当工作电流为7.5A时保险丝正常工作时间最大为 5s;当工作电流为12A时保险丝正常工作时间最大为50ms。假设按等比例关系推测,当工作电流为18A时保险丝正常工作时间最大为500s,实际中耐电流时间8与电流值并非呈线性比例关系且考虑器件应力损伤等各种原因,即额定电流百分比为600%时,保险丝估算正常工作时间远小于500s,由于未经原厂实验室实测,本文并不能得出具体数值。为测量通过保险丝的电流具体数值,我们在故障电路板外
11、测试线缆上串联了1的功率电阻R1(型号为HS50、额定功率50W),在电阻R1上挂示波器测量电阻两端的电压曲线,以间接的绘制工作电流曲线,供电单元G1选用程控电源便于配置电源参数,测试平台示意如图2所示。图1电路板调试平台示意图2测试平台示意方航等:某电路板保险丝上电熔断的故障研究与处理176舰 船 电 子 工 程2023 年第 5 期设置好仪器仪表的参数后开始测量R1两端的电压曲线如图3所示。图3上电瞬间保险丝工作电流曲线通过曲线可知,电阻 R1 两端的峰值电压为18.0V,计算得出通过的电流峰值为 18.0A、电流10A持续时间目测为100s,由于回路串联新电阻R1,增大了回路阻值,减小了
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