離散元件中遇到的常見(jiàn)錯誤

2022-08-15

離散元件中遇到的常見(jiàn)錯誤

元件選擇PCB設計過(guò)程中的重要步驟之一。作為設計人員，請注意分立元件中出現的常見(jiàn)錯誤。這將幫助您消除電路板組裝過(guò)程中出現的突出錯誤。  

電子元件可單獨（分立）和IC封裝提供。分立元件可以是有源的或無(wú)源的。電阻器、電容器、電感器、變壓器、晶體管、開(kāi)關(guān)、二極管和微處理器是分立部件的一些示例。

在繼續討論分立元件的常見(jiàn)錯誤之前，有必要了解這些破損的來(lái)源。以下是潛在的原因：

電壓波動(dòng)

組件老化

過(guò)熱

腐蝕

為了減輕這些原因，請考慮以下準則：

從信譽(yù)良好的供應商處采購組件。

提防假冒零件。

確保足夠的組件間距。

采用保形涂層和表面處理等電路板保護技術(shù)，以避免過(guò)流和過(guò)壓故障。

根據您的設計要求考慮熱敏感性。例如，用于航空航天和國防PCB的部件 應能承受極低至極高的溫度。

為什么分立元件會(huì )出現故障？

分立元件示例

分立元件中的錯誤是由于各種電氣、熱、機械和化學(xué)原因而發(fā)生的。由電壓擊穿和電流燒毀引起的電應力是最普遍的原因。

在本文中，我們將討論與電容器、電阻器和電感器等常見(jiàn)電子元件相關(guān)的故障原因。

電容器故障的最常見(jiàn)原因是什么？

電容器是任何電子電路中必不可少的分立元件之一。它們用于各種應用，例如旁路噪聲、去耦、阻抗匹配、濾波器等。在本節中，我們將了解影響電容器擊穿的幾個(gè)常見(jiàn)因素。 

電容器故障的常見(jiàn)原因

過(guò)載電流和電壓

當暴露于高于其額定值的高瞬態(tài)電流或電壓時(shí)，電容器會(huì )發(fā)熱。這最終會(huì )導致電介質(zhì)破裂，改變電容值并導致短路。

溫度變化

過(guò)熱可能會(huì )對電容器的可靠性產(chǎn)生重大影響。工作溫度高、環(huán)境溫度波動(dòng)、絕緣電阻差、功率因數高和介電強度低都是過(guò)熱的潛在原因。低絕緣電阻會(huì )導致高溫下的大漏電流。始終選擇電阻相對較高的絕緣材料，以避免因熱效應而損壞組件。

電容器的介電強度和絕緣電阻大多因水分的存在而降低。這導致高泄漏電流。使用密封電容器，因為與標準電容器相比，它們更可靠。

介電故障

當固體絕緣體夾在兩個(gè)導體之間并在導體上施加非常高的電壓時(shí)，電介質(zhì)可能會(huì )發(fā)生電擊穿。大氣、材料的質(zhì)量和高電壓梯度是影響電介質(zhì)故障敏感性的因素。大多數介電材料會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移緩慢劣化，變得易碎且更容易斷裂。對于在高溫范圍內運行的設備，該過(guò)程將加快。用化學(xué)品或水清潔電容器也可能導致介電擊穿。

電容器故障的跡象 

電容損耗

漏油會(huì )提高電容器的溫度和阻抗。 

過(guò)熱或內部流體泄漏是電容器變形的常見(jiàn)原因。 

劃傷的電線(xiàn)，由過(guò)電流引起。這可以在熱成像期間查看。 

燒焦的閥蓋突出是壓力的明顯癥狀，當它破裂時(shí)可能會(huì )導致故障。 

溫度升高可能是電容器即將失效的跡象。

如何選擇合適的電容器？

 在為您的設計選擇電容器之前，請考慮以下標準。 

額定電壓

電容值

額定溫度

溫度系數

寬容

濕度

操作周期

最大電流

存儲和 包裝尺寸

電阻器故障的最常見(jiàn)原因是什么？

電路板上燒毀的電阻

電路運行期間的散熱是電阻器故障的常見(jiàn)原因。因此，在您的設計中使用電阻器之前對其進(jìn)行評估至關(guān)重要。電阻器的特性會(huì )因長(cháng)時(shí)間受熱而改變，最終元件會(huì )失效，導致開(kāi)路。

通過(guò)考慮以下參數來(lái)評估電阻器故障：

沖擊和振動(dòng)的影響會(huì )導致電阻器過(guò)熱。

長(cháng)時(shí)間使用會(huì )使電阻器劣化并導致不希望的電阻。

在繞線(xiàn)電阻的情況下，過(guò)熱會(huì )導致繞組開(kāi)路。

電阻器對污垢堆積、絕緣故障和濕度的反應會(huì )導致短路。

電阻材料的特性會(huì )影響薄膜電阻器的電阻值。

如何選擇合適的電阻？

抗性和耐受性是影響選擇的兩個(gè)常見(jiàn)標準。

此外，在選擇一個(gè)時(shí)考慮這些特征：

最高工作溫度

溫度系數

壽命

熱穩定性

功率和熱額定值

電阻噪聲

高頻行為 

電阻尺寸

準確性

電感器最典型的失效模式是什么？

開(kāi)路引起的熱應力是電感器故障的主要原因之一。過(guò)熱的電感器的行為類(lèi)似于短路的線(xiàn)圈，導致顯著(zhù)的電流尖峰和熔化的絕緣層。

如何為您的設計選擇理想的電感器？

電路板上的電感銅線(xiàn)圈

在為您的設計選擇電感器時(shí)，請考慮以下參數。

電感值

電感當然是任何電感器中最重要的方面。影響電感值的 變量是線(xiàn)圈匝數、線(xiàn)圈面積和磁芯材料。

線(xiàn)圈匝數及其面積：電感與線(xiàn)圈匝數和面積成正比。 

磁芯材料：電感隨著(zhù)線(xiàn)圈所圍繞的磁芯磁導率的增加而增加。

線(xiàn)圈長(cháng)度： C油的長(cháng)度與其電感成正比。 

當前評級

電感器的額定電流包括額定電流和飽和電流。

額定電流是指物理特性，表示可以流過(guò)組件的最大直流電流。 

飽和電流是指使磁場(chǎng)飽和所需的最小直流電流。

Q因子

它是電感器的電抗與有效電阻之比。該值取決于數據表中經(jīng)常說(shuō)明的測試頻率。如果您正在進(jìn)行高速設計，請始終選擇具有高 Q 因子的電感器以減少信號損失。

公差值

容差是實(shí)際電感值與數據表中列出的值之間的差異。電感器的制造公差通常為5%、10%或20%。

如何判斷電感是否有缺陷？

PCB上燒毀的電感

使用萬(wàn)用表測量電感器的電阻是確定電感器是否正常工作的最佳方法。一個(gè)工作電感的電阻應該在1到10歐姆之間。如果值超出此范圍，則電感器可能會(huì )發(fā)生故障。

這篇博文概述了分立元件中的所有常見(jiàn)錯誤。在為您的電路板選擇組件之前，考慮所有這些故障模式至關(guān)重要。除此之外，您在選擇過(guò)程中與您的CM合作將使他們能夠制造出最高質(zhì)量和最可靠的電路板。如果您想了解更多關(guān)于設計或制造元素的信息，請在評論部分告訴我們。