离散元件中遇到的常见错误

2022-08-15

离散元件中遇到的常见错误

元件选择PCB设计过程中的重要步骤之一。作为设计人员，请注意分立元件中出现的常见错误。这将帮助您消除电路板组装过程中出现的突出错误。  

电子元件可单独（分立）和IC封装提供。分立元件可以是有源的或无源的。电阻器、电容器、电感器、变压器、晶体管、开关、二极管和微处理器是分立部件的一些示例。

在继续讨论分立元件的常见错误之前，有必要了解这些破损的来源。以下是潜在的原因：

电压波动

组件老化

过热

腐蚀

为了减轻这些原因，请考虑以下准则：

从信誉良好的供应商处采购组件。

提防假冒零件。

确保足够的组件间距。

采用保形涂层和表面处理等电路板保护技术，以避免过流和过压故障。

根据您的设计要求考虑热敏感性。例如，用于航空航天和国防PCB的部件 应能承受极低至极高的温度。

为什么分立元件会出现故障？

分立元件示例

分立元件中的错误是由于各种电气、热、机械和化学原因而发生的。由电压击穿和电流烧毁引起的电应力是最普遍的原因。

在本文中，我们将讨论与电容器、电阻器和电感器等常见电子元件相关的故障原因。

电容器故障的最常见原因是什么？

电容器是任何电子电路中必不可少的分立元件之一。它们用于各种应用，例如旁路噪声、去耦、阻抗匹配、滤波器等。在本节中，我们将了解影响电容器击穿的几个常见因素。 

电容器故障的常见原因

过载电流和电压

当暴露于高于其额定值的高瞬态电流或电压时，电容器会发热。这最终会导致电介质破裂，改变电容值并导致短路。

温度变化

过热可能会对电容器的可靠性产生重大影响。工作温度高、环境温度波动、绝缘电阻差、功率因数高和介电强度低都是过热的潜在原因。低绝缘电阻会导致高温下的大漏电流。始终选择电阻相对较高的绝缘材料，以避免因热效应而损坏组件。

电容器的介电强度和绝缘电阻大多因水分的存在而降低。这导致高泄漏电流。使用密封电容器，因为与标准电容器相比，它们更可靠。

介电故障

当固体绝缘体夹在两个导体之间并在导体上施加非常高的电压时，电介质可能会发生电击穿。大气、材料的质量和高电压梯度是影响电介质故障敏感性的因素。大多数介电材料会随着时间的推移缓慢劣化，变得易碎且更容易断裂。对于在高温范围内运行的设备，该过程将加快。用化学品或水清洁电容器也可能导致介电击穿。

电容器故障的迹象 

电容损耗

漏油会提高电容器的温度和阻抗。 

过热或内部流体泄漏是电容器变形的常见原因。 

划伤的电线，由过电流引起。这可以在热成像期间查看。 

烧焦的阀盖突出是压力的明显症状，当它破裂时可能会导致故障。 

温度升高可能是电容器即将失效的迹象。

如何选择合适的电容器？

 在为您的设计选择电容器之前，请考虑以下标准。 

额定电压

电容值

额定温度

温度系数

宽容

湿度

操作周期

最大电流

存储和 包装尺寸

电阻器故障的最常见原因是什么？

电路板上烧毁的电阻

电路运行期间的散热是电阻器故障的常见原因。因此，在您的设计中使用电阻器之前对其进行评估至关重要。电阻器的特性会因长时间受热而改变，最终元件会失效，导致开路。

通过考虑以下参数来评估电阻器故障：

冲击和振动的影响会导致电阻器过热。

长时间使用会使电阻器劣化并导致不希望的电阻。

在绕线电阻的情况下，过热会导致绕组开路。

电阻器对污垢堆积、绝缘故障和湿度的反应会导致短路。

电阻材料的特性会影响薄膜电阻器的电阻值。

如何选择合适的电阻？

抗性和耐受性是影响选择的两个常见标准。

此外，在选择一个时考虑这些特征：

最高工作温度

温度系数

寿命

热稳定性

功率和热额定值

电阻噪声

高频行为 

电阻尺寸

准确性

电感器最典型的失效模式是什么？

开路引起的热应力是电感器故障的主要原因之一。过热的电感器的行为类似于短路的线圈，导致显着的电流尖峰和熔化的绝缘层。

如何为您的设计选择理想的电感器？

电路板上的电感铜线圈

在为您的设计选择电感器时，请考虑以下参数。

电感值

电感当然是任何电感器中最重要的方面。影响电感值的 变量是线圈匝数、线圈面积和磁芯材料。

线圈匝数及其面积：电感与线圈匝数和面积成正比。 

磁芯材料：电感随着线圈所围绕的磁芯磁导率的增加而增加。

线圈长度： C油的长度与其电感成正比。 

当前评级

电感器的额定电流包括额定电流和饱和电流。

额定电流是指物理特性，表示可以流过组件的最大直流电流。 

饱和电流是指使磁场饱和所需的最小直流电流。

Q因子

它是电感器的电抗与有效电阻之比。该值取决于数据表中经常说明的测试频率。如果您正在进行高速设计，请始终选择具有高 Q 因子的电感器以减少信号损失。

公差值

容差是实际电感值与数据表中列出的值之间的差异。电感器的制造公差通常为5%、10%或20%。

如何判断电感是否有缺陷？

PCB上烧毁的电感

使用万用表测量电感器的电阻是确定电感器是否正常工作的最佳方法。一个工作电感的电阻应该在1到10欧姆之间。如果值超出此范围，则电感器可能会发生故障。

这篇博文概述了分立元件中的所有常见错误。在为您的电路板选择组件之前，考虑所有这些故障模式至关重要。除此之外，您在选择过程中与您的CM合作将使他们能够制造出最高质量和最可靠的电路板。如果您想了解更多关于设计或制造元素的信息，请在评论部分告诉我们。