離散元件中遇到的常見錯誤

2022-08-15

離散元件中遇到的常見錯誤

元件選擇PCB設計過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錯誤。這將幫助您消除電路板組裝過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源的。電阻器、電容器、電感器、變壓器、晶體管、開關、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錯誤之前，有必要了解這些破損的來源。以下是潛在的原因：

電壓波動

組件老化

過熱

腐蝕

為了減輕這些原因，請考慮以下準則：

從信譽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，以避免過流和過壓故障。

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、機械和化學原因而發生的。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電子元件相關的故障原因。

電容器故障的最常見原因是什么？

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常見因素。 

電容器故障的常見原因

過載電流和電壓

當暴露于高于其額定值的高瞬態電流或電壓時，電容器會發熱。這最終會導致電介質破裂，改變電容值并導致短路。

溫度變化

過熱可能會對電容器的可靠性產生重大影響。工作溫度高、環境溫度波動、絕緣電阻差、功率因數高和介電強度低都是過熱的潛在原因。低絕緣電阻會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導體之間并在導體上施加非常高的電壓時，電介質可能會發生電擊穿。大氣、材料的質量和高電壓梯度是影響電介質故障敏感性的因素。大多數介電材料會隨著時間的推移緩慢劣化，變得易碎且更容易斷裂。對于在高溫范圍內運行的設備，該過程將加快。用化學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

漏油會提高電容器的溫度和阻抗。 

過熱或內部流體泄漏是電容器變形的常見原因。 

劃傷的電線，由過電流引起。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，當它破裂時可能會導致故障。 

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原因。因此，在您的設計中使用電阻器之前對其進行評估至關重要。電阻器的特性會因長時間受熱而改變，最終元件會失效，導致開路。

通過考慮以下參數來評估電阻器故障：

沖擊和振動的影響會導致電阻器過熱。

長時間使用會使電阻器劣化并導致不希望的電阻。

在繞線電阻的情況下，過熱會導致繞組開路。

電阻器對污垢堆積、絕緣故障和濕度的反應會導致短路。

電阻材料的特性會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常見標準。

此外，在選擇一個時考慮這些特征：

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？

開路引起的熱應力是電感器故障的主要原因之一。過熱的電感器的行為類似于短路的線圈，導致顯著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圈

在為您的設計選擇電感器時，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 變量是線圈匝數、線圈面積和磁芯材料。

線圈匝數及其面積：電感與線圈匝數和面積成正比。 

磁芯材料：電感隨著線圈所圍繞的磁芯磁導率的增加而增加。

線圈長度： C油的長度與其電感成正比。 

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，表示可以流過組件的最大直流電流。 

飽和電流是指使磁場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常說明的測試頻率。如果您正在進行高速設計，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，則電感器可能會發生故障。

這篇博文概述了分立元件中的所有常見錯誤。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重要。除此之外，您在選擇過程中與您的CM合作將使他們能夠制造出最高質量和最可靠的電路板。如果您想了解更多關于設計或制造元素的信息，請在評論部分告訴我們。