Kann ich von gefälschten Komponenten ausgehen?

Ich habe kürzlich eine Serie von 10 Leiterplatten von einem Hersteller in China erhalten und bin besorgt, dass sie begonnen haben, Abstriche zu machen und gefälschte Teile zu beziehen. Hier ist der Grund:

Ich ließ sie die komplette schlüsselfertige Produktion (PCB Fab, Komponentenbeschaffung, Montage) durchführen. Ich habe sie in der Vergangenheit benutzt und sie waren ziemlich gut, wenn auch mit gelegentlichen Fehlern.

Ich habe auf 4/10-Boards festgestellt, dass sich die folgende Schaltung nicht wie erwartet verhält:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Während wir auf den fehlerhaften Platinen erwarten, dass die Gate-Spannungen von Q3 + Q5 entweder ~ 0 V (wenn NOR-Ausgang = 1 (5 V)) oder ~ 12 V (wenn NOR-Ausgang = 0 (GND)) betragen, waren die Gate-Spannungen irgendwo zwischen 3-7 V ...

Deshalb misstraue ich den Teilen:

  1. Wir haben genau diese Schaltung in früheren Iterationen der Leiterplatte mit demselben Hersteller verwendet und dieses Problem nicht gesehen. Nur Änderungen sind geringfügige Unterschiede im PCB-Layout.
  2. Nachdem ich Q1, Q3 und Q5 von Hand entfernt und durch Teile ersetzt habe, die ich von Digikey hatte, funktioniert die Schaltung wie erwartet. Ich habe dies auf 3 Boards getan, und alle 3 gingen von Nicht-Arbeiten zu Arbeiten.

Die relevanten NPN + PMOS-Teilenummern sind unten angegeben, hier sind Datenblatt-Links: DMP3010 MBT2222

Alternativ bin ich ganz Ohr, wenn etwas grundlegend falsch mit der Schaltung zu sein scheint. Aber es ist eine ziemlich übliche, einfache Schaltung, und wie erwähnt habe ich sie in früheren Iterationen ohne Probleme verwendet.

Sie haben den Fehler gemacht, alle drei Komponenten auszutauschen. Wisse, dass du nicht weißt, welcher der drei der wahre Fehler ist. Angenommen, selbst wenn sie gefälschte FETs verwendet haben und es sich immer noch um FET-Geräte mit isoliertem Gate handelt, scheint es wahrscheinlicher, dass der Q1 Ihr Problem ist. Ihr R1-Wert ist ziemlich hoch (10k), daher würde ich mir vorstellen, dass das wahrscheinlichste Problem darin besteht, dass die Q1-Leckage hoch ist. Dies kann durch Überhitzung während des Lötens verursacht werden und möglicherweise haben sie ein PCB-Reflow-Problem und löten von Hand als Ausbesserung/Reparatur.
10 Platinen können je nach Komplexität von Hand montiert werden, möglicherweise nur menschliches Versagen beim Platzieren / Löten
Wahrscheinlich verursacht ESD einen Gate-Leckstrom an einem FET oder an beiden. (Bipolartransistoren sind im Vergleich ziemlich hart). Isolieren Sie auf der nächsten fehlerhaften Platine sowohl Source als auch Drain von allem (Versorgung, Last abziehen) und Lecks von jedem FET zum Gate messen. Also wahrscheinlich eher schlechte Montage als schlechter Kauf, obwohl beides möglich ist.
@JackCreasey danke für die Antwort. Obwohl ich nicht viele Datenpunkte zu verwenden habe, habe ich gestern auf dem Board versucht, NUR Q1 (BJT) zu ersetzen. Das Gate von Q3 + Q5 mit dem neuen Q1 betrug immer noch ungefähr 3,5 V. Dann habe ich nur Q3 (12 V PMOS) ersetzt und die Gate-Spannung blieb immer noch bei etwa 3,5 V hängen. Zuletzt habe ich Q5 (5-V-PMOS) und Q1 (sicherheitshalber durch einen anderen BJT von derselben Rolle von Digikey) ersetzt, und alle Spannungen waren wie erwartet.
@JackCreasey Ich nehme an, bevor ich Q1 (NPN) zum zweiten Mal ersetzt habe, hätte ich mit dem neuen Q1 Q3 und Q5 testen sollen, aber da sowohl der 1. als auch der 2. Ersatz für Q1 von derselben Rolle stammten, denke ich, dass sie berücksichtigt werden können gleichwertig.
@sstobbe irgendwelche Empfehlungen, wie ich das testen könnte, ob visuell, elektrisch oder mit einem Messgerät?
@BrianDrummond Ich werde dies auf dem nächsten Board tun, auf dem ich diesen Effekt sehe, bevor ich andere Änderungen vornehme, danke.
Haben Sie eine Art Testvorrichtung, um Leistungsdiagramme der Komponenten zu erstellen? Wenn Sie regelmäßig Abweichungen von ordnungsgemäß beschafften Teilen finden, handelt es sich um Fälschungen. Wenn sie sich nur wie kaputte Komponenten verhalten, sind sie kaputte Komponenten.
@Jim ja, visuell / Kontinuität / Widerstand usw. Beachten Sie, dass Ihr Design eine Leistungssequenzierungsanforderung von 12 V vor 5 V hat, da sonst die Gate-Pullup-Spannung undefiniert ist und Q5 halb einschalten kann, wodurch es durchbrennt
@ Jim. Wenn Sie das nächste Mal eine fehlerhafte Platine mit dieser Art von Fehler haben ... 1) Kurzschluss des Q1-Kollektors gegen Masse ... wenn sich die Ausgangsschalter einschalten, funktionieren sie in Ordnung. 2) Wenn der Q1-Kollektor nicht auf 12 V ansteigt, entfernen Sie Q1. Wenn die Spannung auf 12 V ansteigt, leckt Q1, wenn die Spannung auf der Kollektorbahn von R1/Q1 nicht ansteigt, dann ist Q3 oder Q5 defekt. Ich würde auch vorschlagen, dass Sie den Wert von R1 in zukünftigen Builds auf etwa 1-3 kOhm ändern müssen.
(1) An Bord mit "schlechter" Gate-Spannung Q1 entfernen oder Kollektor abklemmen. (a) Wenn Vgates auf 12 V ansteigt, liegt das Problem beim Antrieb. (b) Wenn Vgates ungefähr das gleiche Problem bleibt, ist es mit FETS. (2) Id 1b dann 1K über R1 legen (a) Wenn sich die Spannung minimal ändert, haben Sie möglicherweise eine Zenerwirkung, wie Spehro vorschlägt. (b) ... (3) Messen Sie den gs-Übergang von Q3 Q5, um sicherzustellen, dass es sich um FETS und nicht um Bipolare handelt. (4) Testen Sie Spehros Zener-on-Gate-Theorie - wenn ja, sehen Sie eine High-V-Fwd-Diode, wenn Vgs positiv ist (FET aus) (z.

Antworten (3)

Sie müssen beweisen, dass die Teile schlecht sind. Sie können durch ESD beschädigt werden.

Wenn Sie nur Q5 oder Q3 gezogen und V(Q1-C) gemessen hätten, hätte das den Teil als Problem isoliert. Stellen Sie dann sicher, dass R1 10k und nicht 10M oder etwas anderes ist.

Die einzige Schwäche des Designs besteht darin, dass das Abschalten des Schaltkreises langsam ist und die Lastreaktanz unbekannt ist.

Normalerweise wird jeder FET (wie dieser für 8 mΩ bei VGS = -10 V ausgelegt) von einem Gate-Treiberwiderstand von etwa 1000x (8 Ω wie im Datenblatt verwendet) angesteuert, aber Ihr R1 / RdsOn-Verhältnis beträgt etwa 10 Millionen. Dies macht es langsam und anfällig für Schwingungen mit induktiver/kapazitiver Streurückkopplung zur Gate-Spannung, je nach Layout.

  • Außerdem stecken Sie ~ (4 V - 0,7) / 1 k = 3,3 mA in die Basis und können >> 100 mA in die Gate-Kapazität Ciss treiben, bis Vce gesättigt ist. Der Pullup zum Ausschalten beträgt jedoch nur 12 V / 10 k = 1,2 mA, was zu einem unerwünschten Abschaltverhalten führt. Mehr Designspielraum würde höchstens 1k für R1 verbrauchen.

Fazit:

Testen Sie FETs auf ESD-Schäden, Lecks im Gate wie oben. Reduzieren Sie R1.

Es gibt keine Annahme darüber, ob/wann der ESD-Schaden aufgetreten ist.

Artikel über Teile klonen.

http://www.sae.org/aaqg/audit_information/2010/Atlanta/Impact%20of%20Counterfeit%20Parts%20NASA.pdf

Danke Toni. Ich habe einen höheren R1 verwendet, um den Stromverbrauch zu minimieren, und weil die Schaltgeschwindigkeit für uns keine Leistungsanforderung ist; Dies ist ein Reset-Schalter, der alle paar Stunden für einige Sekunden verwendet wird. Allerdings habe ich den Schutzaspekt nicht berücksichtigt. Das mit dem Scope muss ich mir noch genauer anschauen.

Ich vermute, dass sie die DI-Teile möglicherweise durch einen MOSFET mit Gate-Schutz-Zenern mit niedriger Spannung ersetzt haben. Es gibt keine Motivation, Q1 zu substituieren, sie sind in China spottbillig und jedes ähnliche Teil würde auch funktionieren. Die MOSFETs hingegen sind teuer.

Ihre Schaltung schaltet sich langsam aus, sodass die MOSFETs stark belastet werden könnten, wenn die Lasten niederohmig sind, aber das würde wahrscheinlich nicht den beobachteten Effekt verursachen (obwohl dies unter bestimmten Bedingungen denkbar wäre).

Wenn Sie ein anderes Board haben, das sich schlecht benimmt, versuchen Sie, nur Q3 auszutauschen, wenn Sie meine Theorie testen möchten. Sie können sich auch mit einem hochwertigen Foto der Teilemarkierungen an DI wenden und fragen, ob sie mit Teilen übereinstimmen, die weltweit zum Verkauf angeboten werden. Natürlich können Sie sie visuell mit den Teilen vergleichen, die Sie über den Vertrieb gekauft haben, aber es werden oft mehrere Verpackungsanlagen verwendet und die Markierungen können etwas variieren, insbesondere (aber nicht ausschließlich) für sehr unterschiedliche Datumscodes, sodass ein Unterschied nicht schlüssig ist. Wenn sie ( für ein kritisches Auge ) genau gleich aussehen, einschließlich Markierungsmethode, Schriftart und kleiner Merkmale auf dem Spritzpressen, ist dies ein ziemlich guter Hinweis darauf, dass die Teile aus derselben Fabrik kamen.

Für eine so kleine Menge schickten sie wahrscheinlich jemanden zum Markt (in Shenzhen bei Huaqiang bei lu) und bekamen alle verfügbaren Teile von einem der vielen Einzelhändler. Wenn Sie 100 % sicher sein wollen, schicken Sie ihnen Ihre eigenen Teile, besonders wenn die Mengen bescheiden sind).

Guter Rat. Ein paar Folgefragen: 1. Was würden Sie in diesem Zusammenhang als niedrige Impedanz bezeichnen? Der 5-V-FET schaltet zwischen 25 und 750 mA, der 12-V-FET zwischen 100 mA und 5 A ... 2. Ich denke, ich werde mit DI weitermachen. 3. Gutes Denken in Bezug auf das Versenden unserer eigenen Teile; Wir haben dies in der Vergangenheit getan und das Problem nicht gesehen.
Da ich das Problem noch nicht an der Wurzel gepackt habe, sollte ich dieses Problem als unbeantwortet betrachten? Sowohl Sie als auch @Tony haben großartige, umsetzbare Ratschläge gegeben, aber ich weiß es zu diesem Zeitpunkt nicht genau.
Wenn die Verlustleistung im MOSFET während des Schaltens zu hoch ist. Nach dem, was Sie darüber sagen, bezweifle ich, dass es ein Problem ist. Sie können auswählen, welche Antwort hilfreicher oder gar keine ist, oder sie verschieben und später ausführen. Es liegt an Ihnen.

Ich wette, Sie haben ein Teileproblem, aber das Problem liegt wahrscheinlich an Ihrem MBT2222. Wahrscheinlich wird ein weit verbreiteter generischer N2222a-Transistor ausgetauscht, der von Hunderten von Herstellern nach wer weiß welchen Spezifikationen hergestellt wurde.

Kann ich von gefälschten Komponenten ausgehen?
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