电路板步进电机

Waters 510输液泵是Waters公司早期非常经典的泵，经久耐用，有不少的单位还在继续使用中。一台送来检修的510泵，1A总保险已烧断。为了看看情况，手里没有1A的保险管，用了一根看起来粗细差不多的铜丝接上试机，开机后，电机发出“嘎嘎嘎”响声，约3秒钟仪器内部冒出青烟，有电器元件烧焦味道，紧急关电源停机。一、故障原因初步分析根据开机后电机“嘎嘎嘎”响、烧总保险管、机内有烧焦味道的现象，说明故障可能与电源、电机、电机驱动电路、泵机械系统阻力大（最严重情况是卡死）有关，这些地方发生故障都有可能造成电流过大。二、拆机检查相关部件这是510泵，拆下电气控制箱面板上四颗螺栓：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559213_1807987_3.jpg松开泵箱盖板前固定螺丝：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559214_1807987_3.jpg松开泵箱盖板后固定螺丝：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559215_1807987_3.jpg打开泵箱：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559216_1807987_3.jpg高压泵是由步进电机驱动，松开电气控制箱接地线：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559217_1807987_3.jpg采用四相步进电机，电气参数为直流1.7V、4.7A：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559218_1807987_3.jpg取出电气控制箱：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559219_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559220_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559222_1807987_3.jpg看见电路板上有烧焦的地方：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559223_1807987_3.jpg近看电路板烧焦的地方，一段铜箔已烧断，另一段铜箔表面绝缘漆烧焦：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559224_1807987_3.jpg拨开5只塑料卡扣，从机箱上取下主电路板：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051250_559225_1807987_3.jpg电路板元件功能区分布：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051251_559226_1807987_3.jpg这是步进电机电源的两只整流双二极管CR18、CR19（型号都是R716E），一只整流电路电流保护三极管Q11（型号2N5881），都安装在散热器上：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051251_559227_1807987_3.jpg散热器的侧面还安装有6只发热较大的管子：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051251_559228_1807987_3.jpg这是步进电机的四只达林顿驱动管（型号TIP122），F1是电机直流电源保险管（8A，好的）：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051251_559229_1807987_3.jpg三、综合分析，确定故障根源根据电路板烧毁处附近的电子元件分析，烧毁处是给步进电机供电的直流电源线路。按照实物，绘制出步进电机电源部分电路图如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051300_559233_1807987_3.jpg从电路图看，泵电机电源电路由一组21V次级绕组，两只双整流二极管（CR18、CR19），滤波电容C21、C22构成桥式整流电路；由集成电路LM324N（图上编号U1）、R49（电流取样电阻）、R8、Q1、VR1、R48、Q11等元件构成电流保护电路。结合电路图分析故障：仪器总电源保险管（1A）烧断，但主板上的电机直流电源电路保险管F1（8A）没有烧断，电机及机械转动系统没有明显的阻塞，步进电机驱动脉冲发生电路没有故障，而主板上被烧断的铜箔处于电机电源整流回路（电路图中红线）。故障发生在保险管F1之前的电路中，只能说明是整流管回路故障引起的。从散热器上安装的步进电机四只达林顿驱动管（型号TIP122）管脚有动焊的痕迹看，以前维修过，没问题就焊回去了，但整流管回路的双整流二极管（CR18、CR19）没有动焊痕迹，可见以前维修时，没有检查到这个问题。步进电机四只驱动管管脚，有以前动过焊的痕迹，用万用表检查这四只驱动管，没问题：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051300_559234_1807987_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051300_559235_1807987_3.jpg用电热吸锡器对整流回路的CR19、CR18、Q11、Q1等元件脱焊：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051304_559245_1807987_3.jpg取下的元件，从左到右CR19、CR18、Q11、Q1：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051301_559237_1807987_3.jpg用万用表检查取下的元件，CR19的一个PN结已经短路损坏，其余元件正常：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051301_559238_1807987_3.jpg用万用表对电路中稳压二极管VR1进行检查，发现VR1（起电压钳位作用）内部短路损坏，使整流电路的电流保护失去功能。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051301_559239_1807987_3.jpg部分通电情况下，检查集成电路U1（LM348N，电流保护功能）：将电路板接通电源变压器次级插头，其余电路板上的插头不接，通电，对U1进行检查，无问题。故障主要原因分析：泵电机电源电路中的个别整流二极管质量不好，热负荷性能差，加上仪器在运行中，可能电机负荷（电流）有时较大，而电路的电流保护功能失效，加重了整流二极管负担，致使损坏。二极管热击穿损坏，直接使整流硅桥短路。试机时，临时用细铜丝代替保险丝，其熔断电流高于原保险管规格，不能及时切断电源，造成线路板铜箔烧毁。四、修复电路板、更换损坏的电子元件修复损坏的电路板铜箔，补焊线路：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508051302_559240_1807987_3.jpg损坏的稳压二极管

PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。　　为确保PCB电路板长时间使用的质量和可靠度，PCB电路板制造厂家都进行SIR（SurfaceInsulationResistance）表面绝缘电阻的试验，通过试验找出PCB是否会发生MIG（离子迁移）与CAF（玻纤纱阳极性漏电）现象，离子迁移是在加湿状态下（如∶85℃/85%R.H.），施加恒定偏压（如∶50V），离子化金属向相反电极间移动（阴极向阳极生长），相对电极还原成原来的金属并析出树枝状金属的现象，造成短路，离子迁移很脆弱，在通电瞬间产生的电流会使离子迁移本身溶断消失。也为了在PCB电路板和部件的生产制造过程中，提高贴片加工的生产效率和良好率，为企业降低成品生产，提高经济效益。　　如何提高生产效率和良品率，需要我们在投入大规模产量之前，进行smt贴片加工可焊性测试，这时我们需要对测试PCB原型的样品进行老化处理。因为，新生产的部件或PCB电路板焊接面一般是没有问题的，但存放一段时间后会因氧化而变质。测试必须考虑正常储存条件对可焊性的影响。[align=center][img=,600,600]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/05/202205111701078874_7284_1385_3.jpg!w600x600.jpg[/img][/align]　　[b][url=http://www.instrument.com.cn/netshow/SH101384/C27608.htm]温度老化室[/url][/b]可检测到焊端涂层的金属性能和预期引起产品质量下降的原因。PCB元器件和电子制造行业，PCB通常要求有一定的存放保质期，通常是6-12个月。因此，要等待这段周期后再进行测量显然不切实际，必须采用加速存储老化的方法，常用的测试设备是温度老化室。设备是提高环境应力（温度&湿度&压力），在不饱和湿度环境下（湿度∶85%R.H.）加快试验过程缩短试验时间，用来评定PCB压合&绝缘电阻，与相关材料的吸湿效果状况，缩短高温高湿的试验时间(85℃/85%R.H./1000h→110℃/85%R.H./264h),　　通过对加速老化进行了专题研究，包括从1h蒸汽老化到一个月或数个月的湿热条件测试技术。氧化是锡合金的主要原因，而扩散是贵金属涂层的主要原因。电子制造业界通常的做法是，对锡合金采用8~24h的蒸汽老化；对主要由扩散而引起品质下降的镀层，采用115℃、16h干热老化；对品质下降机理不明的镀层，则采用蒸汽老化。　　对不同因素影响所导致的焊接质量下降采取一定的老化措施，不仅可以保证SMT加工的顺利进行，也可以保证PCBA加工的直通率，从而达到提高贴片加工的生产效率和良品率。