在對產(chǎn)品進行溫度測量時,我們會常用到熱電偶,熱成像儀等儀器,隨著電路設(shè)計越來越趨向于芯片集成化,傳統(tǒng)模擬電路設(shè)計越來越少,當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)問題時,僅僅通過萬用表,示波器等傳統(tǒng)接觸式診斷的方式越來越難以快速的定位問題所在,因而非接觸式診斷方式應(yīng)運而生。
紅外熱像儀利用光學(xué)成像鏡頭、紅外探測器接受被測目標(biāo)的紅外輻射能量,并將紅外輻射能量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)視頻信號,通過顯視屏顯示紅外熱像圖。這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng),是被測目標(biāo)物體各部分紅外輻射的熱像分布圖。紅外熱像儀能夠?qū)⑻綔y到的熱量精確量化,能夠?qū)Πl(fā)熱的故障區(qū)域進行準(zhǔn)確識別和嚴(yán)格分析,因此,紅外熱像儀能夠非接觸準(zhǔn)確測溫,并能夠?qū)崟r顯示熱場分布的特點使得其成為電路板檢測等無損探傷的最佳工具。
常見的電路板問題包括:1.元器件功耗選型不正確;2.電路設(shè)計錯誤;3.layout布局不合適;4.產(chǎn)品散熱問題;4.產(chǎn)品出現(xiàn)短路,焊接反向,焊接不良等引起周圍電路溫度持續(xù)上升的現(xiàn)象。
本文以一個實例介紹熱成像儀如何快速定位到問題所在。
問題現(xiàn)象:車載產(chǎn)品在低電壓情況下,出現(xiàn)閃屏的現(xiàn)象,在正常12v的情況下,未出現(xiàn)閃屏。
問題分析:1.通過分析多個同批次的產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)都出現(xiàn)該問題,說明這不是個別現(xiàn)象,大概率是設(shè)計存在缺陷;
2. 跟軟件同事溝通,確認在該低電壓情況下,軟件并未做動作;
3.通過硬件分析閃屏大概率是驅(qū)動該LED燈的電源芯片出現(xiàn)了問題,通過讀取該芯片自身的錯誤診斷信息,發(fā)現(xiàn)是出現(xiàn)mos管電路過流現(xiàn)象,原因可能包括:1.輸出短路;2.MOS周圍電路設(shè)計在低電壓情況下設(shè)計不當(dāng)?shù)?,通過ABBA交換實驗,發(fā)現(xiàn)驅(qū)動負載屏并未短路,問題定位到這兒,下一步就需要找尋MOS管周圍電路的問題,如果一個個對比設(shè)計需求,可能需要花費大量時間,而此時選用熱成像儀可獲得事半功倍的效果。
用熱像儀對準(zhǔn)該芯片周圍的電路,測得圖片如下:

圖片中綠色最深的區(qū)域即為MOS管,而且溫度還在持續(xù)上升,一直持續(xù)到180°,同時顯示屏出現(xiàn)閃屏現(xiàn)象。

通過熱成像儀發(fā)現(xiàn)閃屏現(xiàn)象可能跟MOS管自身存在很大的關(guān)聯(lián),通過對比MOS管的datasheet發(fā)現(xiàn):

該MOS管在電壓輸入5.5V(6v電源輸入,到該芯片處有0.5v壓降)情況下,已經(jīng)無法滿足功耗需求(6V/5.65A),因而更換新的MOS管:

焊接新的MOS管,未出現(xiàn)低電壓輸入時閃屏的問題。
總結(jié):1.熱成像儀可以快速定位到因為元器件選型,電路設(shè)計(layout設(shè)計,原理圖設(shè)計),產(chǎn)品散熱設(shè)計不佳,電路故障等問題,而這類問題通過較難一下子定位;
2.熱成像儀相對于熱電偶更具有全面的優(yōu)點,熱電偶只能單一的定位幾處元器件。但是也同樣存在一些缺點,比如在高低溫出現(xiàn)問題時,無法第一時間找出問題所在,而熱電偶可以貼在元器件表面,同步監(jiān)測異常溫度。
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:熱成像儀的妙用[20220620]
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