Cómo Probar y Corregir Defectos en PCB: Guía Experta Paso a Paso

Diagnóstico de Placas de Circuito Impreso (PCB) Defectuosas

Antes de entrar en detalles de la placa de circuito impreso (PCB), hay algunos conceptos básicos que necesitas saber sobre circuitos.

Electricidad: Es la energía proporcionada a cada instrumento, desde luces pequeñas hasta maquinaria pesada. La electricidad es solo un flujo de electrones de un nivel a otro (mayormente de nivel superior a inferior).Así, en un circuito eléctrico, siempre hay una fuente de voltaje o corriente, componentes del circuito y la electricidad siempre va de un nivel de voltaje positivo a uno negativo.

Voltaje, corriente, resistencias, capacitores e inductores se consideran elementos primarios de cualquier escenario eléctrico llamado circuito. La corriente eléctrica puede ser en dos formas: ya sea una corriente AC (alterna) sinusoidal o simplemente una línea recta llamada corriente directa o DC.

En el desarrollo de hardware de circuito eléctrico, colocar todos los componentes del circuito en un solo lugar o placa se llama diseño de PCB.

Placa de Circuito Impreso (PCB) es el nombre común que se usa para estas placas eléctricas. En la historia, los PCBs se desarrollaron pasando por un complicado procedimiento de cableado punto a punto y estos circuitos estaban altamente expuestos a fallos o daños. Después se desarrollaron técnicas de diseño más precisas que eran más seguras.

Actualmente la composición de la placa de circuito impreso consiste en cuatro componentes principales.

1. Serigrafía (Silkscreen)
2. Máscara de Soldadura (Solder Mask)
3. Cobre
4. Sustrato de fibra de vidrio fina

Los PCBs antiguos eran de una sola capa, pero hoy en día existen PCBs multicapa y se usan en el mercado. Los PCBs son multicapa porque la complejidad de los circuitos eléctricos también ha aumentado.

Los PCBs recién desarrollados tienen componentes de alta densidad en los que la mayoría de las piezas no están identificadas, no son probables e involucran técnicas complejas de solución de problemas y reparación. Las tarjetas de circuito antiguas podían repararse usando equipos de prueba automáticos, pero hoy en día no es posible. Las técnicas usadas para solución de problemas eran

Técnicas de Solución de Problemas en PCB

1. Verificación de uniones de soldadura
2. Rastreo de problemas
3. Solución de problemas de elementos discretos
4. Verificación de circuitos integrados (ICs)
5. Uso de ayuda de software
6. Inspección Visual
7. Prueba de Funcionalidad

La mayoría de estas técnicas se vuelven no funcionales cuando necesitan lidiar con tarjetas de circuito modernas.

Una técnica recién desarrollada de análisis de firma VI que es la mejor para solución de problemas de elementos de circuito completados.

Análisis de Firma Analógica para Probar Placas de Circuito Impreso (PCBs) Sin Alimentación

Uno de los mejores dispositivos esenciales que se usa para análisis detallado de componentes defectuosos en un circuito. Es una de las mejores opciones para probar PCB cuando se han perdido las firmas de componentes o la documentación. Esta prueba no requiere fuente de alimentación, por lo que es mejor cuando queremos revisar tarjetas defectuosas o muertas ya que no es seguro encenderlas.

• También puedes leer: ¿Qué es Arduino y Cómo Programarlo?

Una onda sinusoidal se proporciona al componente particular bajo prueba usando dos sondas. Las corrientes resultantes, voltajes y cambios de fase se muestran en LCD. La corriente está en el eje Y mientras que el voltaje está en el eje X y la traza resultante se muestra como firma en la pantalla. Para usar este dispositivo necesitas tener conocimiento teórico sólido de firmas de diferentes componentes y su comprensión completa es requerida.

Estrategia para Diagnosticar un PCB Defectuoso

Hay tres etapas diferentes de esta técnica.

1. Detección de fallo usando instrumento VI. Pines de alta cuenta no identificados se prueban con voltaje alterno.
2. Segunda etapa es detectar la ubicación de los fallos. Trata con análisis minucioso para identificar el componente defectuoso. Pero no como prueba de funcionalidad, realiza pruebas solo en etapas de entrada y salida.
3. En la tercera etapa se colocan nuevos componentes funcionales en el circuito después de remover los componentes defectuosos.

Análisis/Resultados

En un circuito eléctrico todos los componentes están en serie, paralelo o una combinación mixta (Serie-Paralelo) ambas, por lo que se vuelve imposible identificar sus firmas, así que la única solución adecuada en este escenario es tomar un PCB nuevo y comparar las firmas del defectuoso con las del funcional.

• También puedes leer: Herramientas de Diseño y Simulación para Ingenieros Eléctricos/Electrónicos

Para comparar las firmas, lo primero es tomar todas las firmas del PCB defectuoso y del PCB funcional nuevo si está disponible, de lo contrario debes tener guardadas las firmas de los componentes. Pero si tienes un PCB totalmente funcional, toma todas sus firmas usando multímetro. Voltaje, resistencia, corriente e inductancia de cada componente se calcula y luego se compara con todas las firmas del PCB defectuoso (Placa de Circuito Impreso).

1. Primero refresca todos los puntos (remueve soldadura seca o dañada si hay) y compara firma; si la firma coincide, el fallo se ha eliminado, de lo contrario ve al siguiente paso.
2. En este paso se realiza rastreo ya que hay muchas pistas en un PCB, así que hay muchas posibilidades de que las pistas se dañen; si alguna pista está dañada, se puede usar cable puente para reparar pistas.
3. Este es el último paso en el que se realiza prueba de funcionalidad en cada pin de circuitos integrados lineales, entrada y salida en cada pin de IC se verifica; si coincide con la hoja de datos original está bien, de lo contrario tienes que remover ese IC.

También Lee:

• Cómo Programar Microcontrolador PIC18 en C. Paso a Paso
• Cómo Probar una Batería con Probador
• ¿Qué es Eficiencia de Motor y Cómo Mejorarla?

Referencia: Análisis de Firma Analógica, Saelig Co. Inc.