电源电路原理图详解

作者：Carson76

对于电子爱好者或者硬件开发工程师来说，每次设计一款板子都可谓是心惊肉跳，至少我自己是这样，生怕PCB设计完有问题，特别是每次打板和SMT回来，第一个操作就是赶紧测一下PCB上各路电源对地是否短路，这已经成为了我的习惯。在设计了数百款PCB板、以及后期调试、维修各种设备的电路板，遇到过不少短路现象，尤其是电源短路是非常棘手的问题，我在做初级硬件工程师时，曾经为了查一个板子的电源短路问题，几乎拆光了整个板子的所有元器件，还是没有查到，最后毫无头绪，灰头土脸，弄得信心全无。

造成短路的原因很多，各种坑我都遇到过，有设计错误，有元器件贴反了（比如有源晶振），有采购问题（器件买错了或者是假货），有贴片质量问题（虽然现在成熟的产线都会配备AOI视觉检测，但一些后期插件焊接或者修补时焊接工人小概率还是会在操作时不注意，碰到了某些引脚使之短路），还有软件的误操作也可能会引起一些器件的损坏导致的短路（这属于故障了，也比较难查）。

所以此文，我总结一些自己的方法，都是结合了遇到过的问题经验，作为一个记录，与同行们分享。

一、目检法

目检是最下意识的检查，不需要任何辅助工具，对着好的板子或者PCB设计图一一检查，通过目检查看短路的几个小经验：

1、把问题电路板拿到窗口，比较明亮的自然光下，而不是专门的台灯下面，因为台灯的光线会比较刺眼，而PCB上的芯片引脚、PCB的光面油漆会造成对视觉的比较强的反射，反而不容易发现。自然亮光下一些明显的连焊能够直接看出来，遇到模棱两可的地方，再拿到台灯和放大镜下放大观察细节。

2、如果是晚上，没有自然光，身边也没有放大镜和台灯时，手机是很好的工具，用手机的手电筒功能可以起到台灯的作用，我还会比较喜欢用手机的微距+闪光拍摄模式，这样的细节图放大以后会特别清楚。但是用手机闪光拍摄时，角度非常重要，正面拍肯定不行，反光会很强烈，我的经验是斜着拍，对焦点在你的怀疑点上，斜的角度是30~60度之间，效果不好可以多尝试几次拍摄。（手机+闪光拍摄同样对查看芯片丝印非常有用）

3、目检不管是检查引脚，还要重点看一下芯片的1脚位置是否正确，有极性的器件是否反了，甚至是有的器件是否贴错，比如把原来贴0402电容的地方贴了0402的0欧姆电阻。

二、嗅觉法

有的板子，通电前并没有短路，但是一上电就短路了，这种情况是非物理短路，而是通电后某些器件因为过流烧毁，具体原因要具体分析电路原理。

但是这种因为烧器件造成的短路，往往烧毁后，电路板上会有焦糊味，通过我们灵敏的嗅觉，也能找到故障部位，甚至大部分烧毁的芯片或器件，表面会有突起的焦痕。

三、电源路径切断法（电源排除法）

通过对原理图的分析，找到各单元电路的供电线路中，容易被切断电流的串联器件，优秀的电路设计中，会有保险丝、电感、二极管、0欧姆电阻等器件，这些器件，从电源分支的角度，从高级别分支开始切断，去掉这些器件比较容易，然后逐一定位是否还存在短路现象。

比如下图中电感和二极管，都是串在电源路径上的器件，去掉L1这个电感，就能定位短路发生在电感之前的DCDC电路，还是发生在电感之后的负载电路，类似这样一个个去除，能缩小短路定位的范围。

四、芯片排除法

在排查了一圈以外，外围简单的器件设计和焊接风险被排出后，往往会把目标锁定在一些主要复杂芯片，比如ARM芯片由于集成度高，外设和接口设计灵活，会有非常多不同电域的电压引脚和GND引脚，拆除芯片能排除很多这些引脚引起的潜在风险。

当然这种操作是实在没办法，迫不得已的最后做法。

五、损毁法（鱼死网破）

有些板子，不通电，一切正常，用万用表测各路电源都没有短路。但是一旦通电，电流异常，用小功率适配器供电发现电压被拉低很多，这是功率不足的表现，说明实际负载电流远远大于设计的参数。

这种现象我也把它归结到短路问题，因为广义上来说，短路也是电流超标的一种结果，即使是短路，在电源路径上也会存在毫欧级的负载。

这种情况下是非常难查的，一般我会用直流稳压电源在额定电压输出下，把输出电流范围跳到极限，然后接上负载PCB，一边观察电流变化，根据自己的经验随时关断稳压电源输出，然后去摸PCB上发热的部位，看看是哪些芯片或部位发热严重且升温迅速，就重点排查。

有时候也摸不出，或者整个PCB面积小，导热很快，到处都很烫，这种只有最后一招了，那就是一直通电，等到芯片达到使用极限，自己烧毁。烧毁的时候，自然能比较清楚定位了。

以上5个方法，是比较常规的方法，从易到难，依次排查，大部分短路问题可以逐步定位出来。

下面是2种比较特殊的方法：

六、红外热成像检测

这是一种比较直观的通过红外热成像工具去快速直观发现故障点的方法，因为短路器件或短路点会有发热现象，不正常的升温是可以作为判断依据的。

七、最小电阻法

这个原理其实蛮简单，就是通过检测电路板上不同非GND点对地电阻的大小，比较并缩小范围，找到对地电阻最小的点，这个地方大概率就是物理短路的故障点了。

但是这种方法，有2个问题：

1、普通的万用表很难测出来，精度不够，一般都是毫欧级。

2、即使你用毫欧表，需要人工一个个去核对比较每个点的电阻大小，非常麻烦。

所以，有人用这种方法做成了短路测试仪器，通过采集小电流放大并转换成电压，单片机进行逻辑判断，并用蜂鸣器或者数显方式来给出最小阻抗点，这种方式不需要额外通电，是无损检测。

类似的工具我买过一个。

以上记录了我在日常工作中遇到的短路问题检测、分析和定位的一些方法，用到的设备，放在下面，大家也可以找类似的工具。 

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