¿Cómo solucionar problemas de sobrecalentamiento/falta de microcontrolador?

El PCB en el que estoy trabajando de alguna manera salió terriblemente mal. Tan pronto como enciendo el circuito, MCU (MSP430F6720) comienza a sobrecalentarse rápidamente y, en un caso, literalmente fuma. Describí esto en el foro de TI aquí , pero en un sentido general, ¿qué lleva a que suceda este sobrecalentamiento/falta de MCU y cómo puedo solucionar el problema?

Mi entendimiento es: de alguna manera, ya sea por diseño o fabricación de PCB, se creó un cortocircuito dentro de MCU: 1) Algún pin está conectado ilegalmente al riel de suministro de energía (VCC); 2) Algún pin está conectado ilegalmente a tierra; 3) El voltaje de la fuente de alimentación supera la clasificación máxima de MCU. ¿Me perdí algo aquí?

Lo curioso es que la placa de circuito impreso había estado funcionando bien hasta que cambié el circuito de alimentación de adaptador de CA + batería alcalina a adaptador de CA + batería de iones de litio. Así que ahora estoy de vuelta al punto de partida. Cualquier contribución será muy apreciada.

Editar: a continuación se muestra el circuito de fuente de alimentación que utilicé en la PCB problemática. Debido a que solo cambié esta parte del circuito de la revisión anterior, creo que el problema está en esta parte. El circuito consta de las siguientes tres partes:

1) LDO: xc6227, este IC también se usa en revisiones anteriores. 2) IC de carga de iones de litio: MCP73844. Este circuito se ha utilizado en mis otros PCB. 3) Botón de encendido/apagado IC: MAX16054. Esto se utiliza para encender/apagar la fuente de alimentación.

Actualización: el problema resultó ser el voltaje de alimentación de la batería de litio en la entrada analógica. El nuevo PCB con este problema solucionado funciona bien. Gracias a todos.

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Si desea ayuda, deberá publicar un esquema y / o un diseño. Si el uC echa humo, puedes tirarlo, si dejas que salga el humo mágico , el chip ya no puede funcionar.
Gracias por el comentario, acabo de agregar el circuito de alimentación en el que creo que está el problema. También en una nota al margen, ya deseché 5 de ellos después de soldar dolorosamente a mano esos pequeños SMD. Que dolor. JAJAJA
Ese esquema no ayuda mucho. Un IC no tiene nombre (también podría vincular de manera útil a las hojas de datos relevantes), obviamente no hay un riel 3V3 (¿es VCC?) Y no sabemos qué potencia está conectando al MSP o en qué pines. (También recomiendo medir algunos voltajes, especialmente en los rieles de alimentación del MSP430). La batería de litio puede producir 4,2 V, espero que no la estés conectando directamente al MSP.
Culpa mía. IC1 es MCP73844, un IC de carga de litio. Desafortunadamente, conecté BATT_P (3.7 ~ 4.2V) al pin de entrada analógica en MSP430, pero el problema persiste después de cortar ese rastro. Además, el riel 3V3 está etiquetado como VCC en el pin3 de IC4. Cuando se retira la MCU de la placa. La lectura en el riel 3V3 es correcta y el cambio entre la batería y el adaptador de CA parece funcionar bien.
La versión anterior que no le dio problemas sería útil para un análisis de diferencias; publíquelo también si puede.
# 3 es definitivamente un problema. (fuente de alimentación que excede el voltaje máximo de MCU). ¿Por cuanto? No dijiste. Además, debería estar conectando cualquier IC grande y costoso.
También puede usar una cámara FLIR sensible al calor para aislar puntos calientes y, por lo tanto, también pantalones cortos.
Una vez que la inspección visual con un aumento de 10x no encuentra puentes de soldadura, la estación de aire caliente de $ 60 demuestra su valor: retire el IC. ¿El circuito todavía está caliente? Encuentre el problema y luego vuelva a colocar el IC. ¿El circuito no está caliente? Pruebe con otro circuito integrado. En cuanto a por qué explotó, sobrevoltaje de suministro o entrada, ESD, timbre en líneas que exceden las especificaciones de voltaje, polaridad de suministro inverso, etc.
Lamentablemente no tengo acceso a FLIR. Además, la MCU se fríe en cuestión de 10 segundos, no estoy seguro de qué tan rápido actúan esas cámaras.
Creo que destruiste la CPU con la batería de 4.2V en su entrada analógica. Reemplácelo antes de realizar más pruebas...
Sólo trato de ayudar.
¿Está utilizando CA como voltaje de suministro? No veo rectificación. Sólo digo.'
Las baterías de iones de litio son un poco divertidas porque requieren dispositivos de carga especiales. Volvería a la alcalina. Después de todo, funcionaba bien antes del ion de litio.

Respuestas (2)

Cosas que podrían salir mal:

  • Error de fabricación de PCB (especialmente con tecnología DIY): debe verificar la integridad de las pistas antes de soldar los componentes, por ejemplo con un DMM en modo de verificación de continuidad (el que tiene el zumbador),

  • Error de soldadura de PCB: si no está soldado de fábrica (onda o reflujo), debe aprender a soldar correctamente a mano (usando fundente); puede verificar la integridad de las juntas de soldadura (nuevamente, con un DMM en modo de verificación de continuidad), o simplemente puede recalentar los puntos sospechosos,

  • Error de diseño de PCB: pinouts IC incorrectos (errores humanos, hojas de datos incorrectas, productos de reemplazo incompatibles),

  • error de orientación del componente: insertar un IC DIP con la orientación opuesta es un error tan común que merece un punto aparte; para un IC de la serie 74xx, esto significa una fuente de alimentación negativa, generalmente una destrucción muy rápida...

Sin embargo, estos fueron los errores más fáciles. Los errores de diseño suelen ser más difíciles de encontrar. Solo una pequeña selección de errores comunes:

  • sin considerar los valores máximos absolutos en la hoja de datos para los voltajes de los pines: para la mayoría de los pines CMOS IC, dejar un pin por encima de Vcc o por debajo de GND generalmente hace que la unión pn intrínseca se polarice hacia adelante y eso podría causar que fluyan grandes corrientes, por lo tanto, conectando los circuitos con fuentes de alimentación conmutadas por separado pueden ser complicados,

  • no considerar los valores máximos absolutos en la hoja de datos para la corriente de salida del pin: conducir una impedancia demasiado pequeña, ya sea porque el pin simplemente no es lo suficientemente fuerte para la tarea, o porque una carga capacitiva es impulsada con una señal de alta frecuencia sin un adecuado resistor en serie,

  • dejar que una compuerta MOSFET esté prácticamente desconectada podría permitir que se desplace a una posición medio abierta, lo que provocaría una gran disipación dentro del MOSFET (esto se puede crear al dejar que una entrada de MCU esté desconectada, por ejemplo, conectándola solo a otra salida de MCU que sucede a estar en estado de alta impedancia porque el pin RESET de la MCU está activado o porque el código se está depurando y deteniendo antes de configurarlo correctamente),

  • configurar múltiples salidas push-pull "contra" entre sí (conectar múltiples salidas juntas sin asegurarse de que las salidas estén impulsadas por la misma señal, o asegurarse de que solo una de ellas esté habilitada a la vez),

  • resistencia inadecuada para la activación de la puerta del MOSFET de potencia, teniendo en cuenta la frecuencia y la carga involucrada, lo que hace que el MOSFET pase mucho tiempo en la región de transición y cause una gran disipación,

  • conducir pares de transistores complementarios (PNP y NPN o P y N MOSFET) sin el tiempo muerto adecuado (esto da como resultado que ambos transistores se reenvíen al mismo tiempo, una situación de "disparo directo").

(Los dos últimos ejemplos no son realmente aplicables a MCU sino a MOSFET, pero vale la pena mencionarlos aquí).

Gracias por una respuesta tan completa, esto es exactamente lo que estaba buscando.

Desafortunadamente, este tipo de preguntas no deben publicarse en Stack Exchange.

Desde mi experiencia, recomendaría soldar otra PCB, ya que la actual está dañada. Es posible que la placa se haya fabricado de forma incorrecta y se haya producido un cortocircuito. He visto esto con mis propios ojos después de examinar un tablero con un microscopio. Sin embargo, esto es poco probable si no está trabajando con una placa de circuito impreso extremadamente compleja.

Si es posible, suelde la PCB un IC (circuito integrado a la vez). Soldaría primero los chips relacionados con la energía y luego colocaría una carga ficticia (muchas resistencias en paralelo) y me aseguraría de que funcione correctamente. Entonces, podría poner el microcontrolador. Alternativamente, puede colocar el microcontrolador y alimentar la placa de circuito impreso desde un suministro de banco; de esta manera, sabrá que no tiene ningún problema de alimentación.

lamentablemente ya he soldado 5 de ellos. Todos tenían el mismo problema: MCU se frió en menos de un minuto. También he probado otros métodos que mencionas. Soldando IC uno por uno. y sacándolos uno por uno. Hasta ahora sin suerte. Simplemente estoy tratando de obtener una entrada de alto nivel. Si esto te ofende. Lo siento. Que tenga un buen día.