作者：汪文忠 编著
出版社：化学工业出版社
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深度掌握工业电路板维修技术试读：
前言
遍观各类电子维修专业书籍，皆囿于家电、电脑及办公电器，偶有工控行业的电子维修书籍，也是单单介绍某类某款，如变频器、数控机床。
有图之电器电路板，有电子维修基础的技术人员要胜任维修恐非难事，同一款修得多了，技术活也就变成了体力活。然而工控行业之设备及电路板，实在是各行各业，五花八门，各国各牌，就连设计风格，也多有差异。
设备厂商，出于自身利益考虑，罕有提供图纸，故此普通设备维修人员对芯片级的损坏不敢轻易检修，往往束手无策。使用者只能求助于设备供应商，如遇稀有精尖设备，新购配件或维修费用往往惊人。另外如果设备老旧，款型停产，甚至原始厂商早已不复存在，那么设备除却报废以外只有维修一途。
企业工厂里，某些机器或生产线的关键配件一旦损坏，机器或整条生产线就会“罢工”，快速修复就显得格外重要。
工控行业电子电路维修之最大特点乃是“无图”。因为“无图”，如果从一般的维修思路入手，难免处处碰壁，维修陷入死胡同，维修人员也丧失维修的信心，缺乏良性的激励，自此放弃技术的提高，殊为可惜。太多的初涉工控维修者畏难而退，浅尝辄止，因此这一行业一直也只能维持着小众的从业人员，而坚持下来并乐在其中的优秀者，其待遇收益，也非常可观。
笔者在电子行业从业十数年，历经维修、设计、管理职位，乃至后来创业自办工控维修企业至今，经手及指导修复工控行业之机器、电路板不计其数，深感工控设备维修之局限，深刻体味维修人员个中酸甜苦辣，困惑迷惘，遂有归纳总结其中经验教训之冲动。经年多有在工控网站以“芯片级维修”网名发帖助人，行业中人，多有认同者。后遇化学工业出版社约稿，嘱我集成经验，汇成一书，以助初学参考，善莫大焉。故此工作之外，闲暇之余，将维修工作中的经验、教训、感悟，悉数记下，后学者若能从中受益，甚是欣慰。
常有人询我：我有××品牌的控制器，你能不能修？或者，我有××××型号的电路板，你能不能修？其实在有经验的电子维修技术人员眼中，一切电路板不过是基本的电子元件的组合，再加上些软件或可调试的硬件而已，他们的工作简单点说就是找出损坏的元件更换，所以那种维修一定要图纸的思想在电子技术日新月异、电子新产品层出不穷的今天已经不适合了，要适应新时期的维修工作，就要在可通用的维修思路上下工夫。
笔者在内容安排上并不想由浅入深，照本宣科地把初学者引入高级阶段，所以那些特别基础的东西就不在本书介绍了，读者或许先要有点电子电气常识，有些电路分析功底才适合参阅此书。笔者尽量贴近维修实践和真实案例来安排内容。
全书分为5章：
第1章 电子元件认识
维修的核心思想就是找到“坏件”。“坏件”就是引发故障的“病根”，针对此，围绕元件的可靠性，本章除了介绍工控电路中元件的特点之外，还要讨论元件损坏的工艺原因、环境原因、操作原因等，试图让读者摸清元件损坏的规律性的东西，形成一个统计概念，从而在维修实践中有的放矢，点中穴位，省心省力。
第2章 维修工具使用
工欲善其事，必先利其器。维修工具的正确选择和使用是维修成功的前提和保证。亲见许多操作者因为工具的选用不当，使用不当，或畏难而退，或功败垂成。即便在一块板上找到了坏件，因为糟糕的焊接，或因为糟糕的拆卸，不但没有修复，还扩大了故障的范围，煮熟的鸭子也飞了，顺带还打破了锅。本章对工具使用的注意事项、方法细节加以介绍，读者据此练习，不日即可技艺娴熟。
第3章 典型电路分析
工控电路，各型各款，多有差异，但万变不离其宗，掌握一些典型的基本电路，其他电路无非在此基础加减变化。本章重点介绍和分析一些数字逻辑电路、运算放大器电路、输入输出电路、开关电源电路、单片机电路、变频驱动电路等典型电路。电路死而思想活，做到“胸有成图”，因应工控电路“无图”的特点，见到未经手之电路，也可举一反三，融会贯通，无所惧也。
第4章 维修方法和技巧
维修工作久了，自然就有些觉得可行的捷径，总结一些，统计一把，综合一下，把所谓的“秘诀”变成大家都可操作的手头指南，让大家少走弯路。
第5章 维修实例介绍
有实例，大家才觉得有操作性。本章介绍了笔者维修实践中的不少实例，囊括各行各业的工控电器，从故障现象、维修思路、经验总结三个方面加以叙述介绍，读者碰到类似问题或可依葫芦画瓢，照样修来，体会维修成功乐趣。
然世界之大，无奇不有，各人各性，自有捷径坦途，通达目的，并不囿于方式方法，维修之道，亦是如此。故书中所述之言，或有不当，所述之法，或走曲折，还望各位海涵。
此书在编写过程中，得到深圳市忠茂深度科技有限公司维修工程师肖茂林及维修技术员聂云湖的大力协助，许多实例及经验总结是大家共同努力的结果，在此深表感谢！编著者第1章 电子元件认识专家解读工控电路维修的核心就是：找出“坏件”！不管什么电路板，无非就是一些电子元件的组合，从理论上说，只要保证电路板上每一个元器件都是好的，那么可以认为这块电路板也就正常（排除调试及软件的因素）。进一步推定，在维修一块坏板时，只要检修人员逐个确认元件的好坏，直到找到坏件为止，然后把坏件更换，也就可以修好这块电路板了。因此，理论上，一个维修者可以不懂电路，可以不关心电路板品牌和型号，可以不关心电路板的工作原理、应用及操作方法，他只需关心每个电子元件的好坏，只要会测试确认每一个电子元件的好坏即可。这就给维修工作所涉及的行业范围一个很大的想象空间，小到身边的小家电，大到工厂的重型设备，甚至航空军工电子设备，都可以以这个核心思路来开展维修工作。元件的损坏原因和机制多种多样，有些由制造工艺决定，有些由电路设计缺陷导致，有些由环境因素引起，还有些拜人为操作所赐。所以，要想高质量地完成维修工作，就必须对相关的电子元件有着深刻的认识，除了了解其外观、参数、测试方法以外，还要对制造工艺和损坏的统计规律有所熟悉，知道哪些东西容易坏，哪些东西不容易坏。这样在开展检修工作时就可有所侧重，避免盲目性，节省工作量。同是一类元件，制造工艺的差异决定了元件的寿命和可靠性表现。比如同为电脑主板的滤波电解电容，有普通电解电容，有固态电解电容。普通电解电容介电材料为电解液，它的固有工艺特点决定了长时间工作情况下，这种电容必定会出现电解液干涸、漏电、ESR增加等种种老化变质情况，这会导致各种电路故障。而固态电解电容的介电材料为导电性高分子，因为所谓的“固态”工艺，所以不存在普通电解电容那些问题。电路的设计缺陷会导致批次问题。电路设计人员对某些元件的功率、耐压、温度参数取值欠妥，短时间可能故障体现不出来，但元件已经基本处于“满负荷”工作状态，参数裕度甚少，时间一长，故障就陆续出来了。曾经维修某品牌的无线终端，经常有LCD显示器不亮的故障，经检查，每次都是开关电源芯片反馈电路的一个2kΩ电阻损坏所致。此电阻是0805封装的贴片电阻，功率0.125W，但是此电阻长期工作在15V，计算其实际功率为0.1125W，接近满负荷，难怪容易坏了。工业环境往往比较恶劣，许多设备工作在高温、高湿、多尘、油污、盐雾环境中，还有电网冲击、谐波干扰、自然雷击等等恶劣环境。虽然设备在设计时有所考虑，但实际情况往往难以预料，特别由于成本等因素，不少设备的工作环境未能按照设计要求来严格控制，糟糕的设备工作环境很大程度上造成了某些元件的损坏。在检修这一类故障时，就要把环境因素最可能导致的元件损坏考虑进去。有些设备的损坏是由人为错误引起，这类故障大多是因为搞错电压或接错线，还有不按正常操作规程操作，机器长期大负荷引发的故障，还有不成功的维修导致的故障扩大等。本章就围绕以上导致元件损坏的几个因素，围绕实际维修中工业电路板元件的具体特点来介绍内容。1.电阻类元件
本书将电阻类元件分为插件电阻、贴片电阻、排阻、功率电阻、电位器和可调电阻、压敏电阻、热敏电阻来加以介绍，如此分类或许有点重叠，但便于维修实践中认识理解。1.1 插件电阻
如图1.1所示，此类电阻是有管脚的，一般用色环来标识电阻的参数，电阻体较大的话也有用文字直接标识的。从制造工艺上来说，此类电阻可分为4个大类，分为实心碳质电阻器、绕线电阻器、薄膜电阻器、金属玻璃铀电阻器。图1.1 插件电阻（1）实心碳质电阻器
是用碳质颗粒状导电物质、填料和黏合剂混合制成一个实体的电阻器。价格低廉，但阻值误差、噪声电压都大，稳定性差，目前较少用，工控电路板上不会使用。（2）绕线电阻器
用高阻合金线绕在绝缘骨架上制成，外面涂有耐热的釉绝缘层或绝缘漆。绕线电阻具有较低的温度系数，阻值精度高，稳定性好，耐热耐腐蚀，主要做精密大功率电阻使用。因为是用线绕制，必然具有电感线圈的特点，所以此类电阻器的缺点是高频性能差。（3）薄膜电阻器
可分为4类，分别是碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、合成膜电阻器。
①碳膜电阻器是将结晶碳沉积在陶瓷棒骨架上制成。碳膜电阻器成本低、性能稳定、阻值范围宽、温度系数和电压系数低。观察工业电路板上的插件电阻器，碳膜电阻器的本体颜色多呈黄色、棕色，早期的工业电路板及一些低成本电路板上多有采用。如图1.2所示。图1.2 碳膜电阻器
②金属膜电阻器是用真空蒸发的方法将合金材料蒸镀于陶瓷棒骨架表面。金属膜电阻比碳膜电阻的精度高，稳定性好，噪声、温度系数小，在工业电路板上大部分采用的是此类电阻器。金属膜电阻器多是蓝色、绿色保护表层，无论早期近期，欧系美系工业电路板多会采用此类电阻器。如图1.3所示。图1.3 金属膜电阻器
③金属氧化膜电阻器是在绝缘棒上沉积一层金属氧化物。由于其本身即是氧化物，所以高温下稳定，耐热冲击，负载能力强，在电源电路、较大功率应用电路中多有采用。如图1.4所示。图1.4 金属氧化膜电阻器
④合成膜电阻器是将导电合成物悬浮液涂敷在基体上而得，因此也叫漆膜电阻。由于其导电层呈现颗粒状结构，所以其噪声大，精度低，主要用来制造高压、高阻、小型电阻器。如图1.5所示。图1.5 合成膜电阻器1.2 贴片电阻
应电路板功能增强、体积缩小的要求，表面贴装技术（SMT）应运而生，电子元件都向着贴片化发展。片状电阻是金属玻璃铀电阻的一种形式，它的电阻体是高可靠的钌系列玻璃铀材料经过高温烧结而成，电极采用银钯合金浆料。体积小，精度高，稳定性好，由于其为片状元件，所以高频性能也很好。另有圆柱形的贴片电阻，内部结构同插件电阻没有什么不同，只是封装形式便于贴片机器的自动化操作而已。贴片电阻实物如图1.6所示。图1.6 贴片电阻1.3 排阻
将数个相同阻值的电阻做成一体，便于在电路板上焊装，这类元件我们称之为排阻。如图1.7所示。图1.7 排阻
排阻分为A型排阻和B型排阻。A型排阻有一个公共端（用白色的圆点表示），常见的排阻有4个、7个、8个电阻，所以引脚共有5个或8个或9个。B型排阻没有公共端，常见的排阻有4个电阻，所以引脚共有8个。为便于安装，排阻有单列直插、双列直插及贴片等各类封装。1.4 功率电阻
因为在电路中消耗的功率比较大，这类电阻损坏的概率也就大，所以将之归为一类拿出来单独认识。图1.8 功率电阻
此类电阻通常为陶瓷水泥电阻，电阻体是发热丝，使用耐火泥灌装充填陶瓷外壳，再引出接线脚，有些还自带金属散热外壳。此类电阻用在大电流的场合，比如作为变频器的制动电阻。1.5 电阻的参数标识及功率表示（1）电阻的参数及标识
电阻的主要参数包括阻值、功率、精度、热稳定性等。因为封装形式的多样，电阻参数的标识方法也各异。如果体积够大，通常会直接将阻值、功率、误差等文字印在电阻表面。更多的圆柱形状的电阻器会在圆柱体上涂上色环来表示电阻参数，色环标识的识别方法参照图1.9，通常根据电路要求不同会制造出4色环、5色环、6色环的电阻，读数时从色环密集一端开始。4色环电阻的第1道第2道色环表示数值，第3道色环表示10的倍率，第4道色环表示误差；5色环电阻的第1、2、3道色环表示数值，第4道色环表示10的倍率，第5道色环表示误差；6色环电阻的第1、2、3、4、道色环表示意义与5色环电阻相同，第6道色环表示的是温度系数，不同的颜色对应不同的数值、倍率、误差和温度系数。工控电路板中较常见的是4色环和5色环的电阻。色环电阻的识别是电路板维修人员必须掌握的基本功。另有某些日系电路板的电阻会使用色点来标注，其表示方法和色环是一样的。图1.9 电阻色环的表示方法维修诀窍 巧记色环电阻为了便于记忆，我们可以一边默念口诀：棕红橙黄绿，蓝紫灰白黑，一边依次弹出10个手指，念一种颜色，弹出一个手指，念到哪个颜色打住，弹出的手指数即颜色对应的数值，然后按色环电阻的取值规律来确定电阻的阻值和误差。
贴片电阻是通过印在表面的字母和数字来表示的。
如果是用3个数字来表示，例如103、202、510，那么对应的阻值是10kΩ、2kΩ、51Ω，这三个数字第1、2位表示数值，第3位表示10的n次方，用3个数字表示的电阻误差默认为±5％。
如果是用4个数字来表示，例如1002、2001、5100，那么对应的阻值是10kΩ、2kΩ、510Ω，这三个数字第1、2、3位表示数值，第4位表示10的n次方，用4个数字表示的电阻误差默认为±1％。
另外还有数字配合字母的表示方法，例如30R=30Ω，33K2=33.2kΩ，2R2=2.2Ω，R22=0.22Ω。
另外某些欧系设备中的贴片电阻，表面会印上代码，通过查询代码表，查得代码对应的数值和倍率来读出阻值。例如代码51X，51代码对应的数值是332，X对应的倍率是10的负1次方即0.1，所以阻值=332×0.1=33.2Ω，各代码对应的数值可见附录。（2）电阻的功率
电阻都有一个额定功率，实际功率不能超过其额定功率，否则，电阻有可能因过热而烧毁。电阻的额定功率基本上由其体积决定，体积越大，功率也越大。体积较大的电阻，其标称功率一般会印在电阻表面上，而色环电阻、贴片电阻，额定功率和封装大小存在对应关系，表1.1列出了常用电阻的功率-封装对应关系，维修代换时应注意。表1.1 电阻功率-封装对应关系表1.6 电位器和可调电阻
一般把带手柄可调的，体积、功率相对较大的电阻叫做电位器，而用小螺丝刀来调节的，体积、功率较小的电阻叫可调电阻，各种外观如图1.10所示。工控电路板常用到的为多圈精密可调电阻，一般用作模拟量的调整，调整好后用螺丝胶固定住，避免他人再去调整。维修时若怀疑某处模拟参数异常，在没有把握的情况下不可贸然调整可调电阻，如要调整，须将调整前的位置标记好，以防误调整后的恢复错误。图1.10 电位器和可调电阻
电位器和可调电阻的阻值标识方法与印字的电阻器基本相同。1.7 热敏电阻
热敏电阻是对温度敏感的元件，不同的温度下表现出不同的电阻值。电阻值随着温度升高而变大的称为PTC（正温度系数热敏电阻），电阻值随着温度升高而变小的称为NTC（负温度系数热敏电阻）。热敏电阻外形如图1.11所示。图1.11 热敏电阻外形1.8 电阻类元件检测判定方法
电阻是各种电路板中数量最多的元件，但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见，阻值变大少见，阻值变小十分罕见。小阻值电阻（100Ω以下）损坏时往往有烧黑的痕迹，从外观比较容易辨别，其他阻值的电阻损坏从外观上看不出任何异样。
为什么电阻会有以上损坏特点呢？不难想象，绕线电阻因为用的是电阻丝，这就好比白炽灯的钨丝，通电后会有成分损耗，因而造成钨丝截面积减小，阻值自然增大了。而对于薄膜电阻和贴片电阻的情形，我们来看一下专业的失效分析。图1.12图1.13是失效分析工程师对失效的薄膜电阻器表面剥离后，看到的内部情形。图1.12 薄膜电阻开路图1.13 薄膜电阻阻值增大
我们可以看到，螺旋形的黑色电阻体某个区域因遭到侵蚀而变细或者断开，最终造成电阻的开路或阻值增大失效。电阻体被侵蚀的原因往往是因为水汽透过电阻的保护表层，在直流电场的作用下发生的电化学反应。
图1.14是贴片电阻因为使用过程中引出脚银的腐蚀和迁移造成空洞不断扩大，引发阻值变大甚至开路。图1.14 贴片电阻引出脚银被腐蚀
常看见许多初学者检修电路时在电阻上折腾，又是拆又是焊的，其实修得多了，你只要了解了以上电阻的损坏特点，就不必大费周章。维修诀窍 根据电阻查故障电路原理告诉我们：电阻在电路中和其他元件并联以后的阻值必定小于或等于此电阻本身的阻值，根据这个特点，我们可以不从电路板上拆下电阻而在线测量其阻值，如果测得的阻值在误差范围内比被测电阻的标称阻值大，（要注意等阻值显示稳定后才下结论，因为电路中有可能并联电容元件，有一个充放电过程），则此电阻一定损坏！如果测得的阻值比标称阻值小或相等，由于电路可能有其他元件并联的原因，则一般不用理会它，因为电阻阻值变小的情况十分罕见，笔者也只见过4～20mA电流取样电路中的取样电阻有过一次这样的情形。在维修故障不明的电路板时，可以对电路板上每一个电阻都量一遍，即使“错判一千”，也不能放过一个！如果万用表反应够快，检测所耗工时也不会太多，万一真测出来那么一个阻值变大的“坏家伙”，很有可能它就是电路板异常罢工的“罪魁祸首”！笔者使用此法在维修实践中屡试不爽。
电位器常用于变频器速度调节电路中，损坏也大多是因为频繁调节引起的接触不良，或电阻体腐蚀引起的开路及阻值调节不连续故障。损坏后取相同参数规格的代换即可。
压敏电阻损坏时一般会爆裂，或有阻值（很少见），代换时要注意尺寸和电压。1.9 电阻的代换维修诀窍 电阻巧代换在不完全清楚手头电路板原理的情况下，应该遵循的所有元件的代换原则是：以同级或更高级参数的元件来代换。对于电阻则是：取相同或更高功率的电阻来代换，取相同或更高精度电阻值的电阻来代换，取相同或更高温度系数品质的电阻来代换。在对频率敏感的电路中，更要注意代换电阻对频率可能的影响。如果对电路的原理结构非常熟悉，知晓不同参数在电路中的影响大小，也可以根据手头现有元件方便行事。有时手头缺少某款阻值的电阻，也不妨采用串、并联的方法来组成所需阻值的电阻，串、并联时要注意电阻功率的选取，进行必要的计算，考虑实际工作时每个电阻都不得超出其额定功率。2.电容类元件
电容是工控电路板中使用量仅次于电阻的元件，各种电容外形见图1.15。根据常见工控电路板的特点，下面将电容分为铝电解电容、钽电解电容、瓷片电容、薄膜电容、固态电容、法拉电容（超级电容）加以介绍。图1.15 各种电容外形2.1 铝电解电容
铝电解电容是将铝质圆筒状外壳作为负极，内部装有液体电解质，正极由铝带连电极引出。经过直流电压处理后，在正极铝带上形成氧化膜介质。铝电解电容容量可以做得很大，而且相对廉价，在低频滤波场合应用较多。
铝电解电容的容量从零点几微法到几万微法，耐压从5V到630V都算常见。如图1.16所示。电解电容的容量误差一般都是20％。图1.16 铝电解电容
因为铝电解电容的制造工艺特点，实际应用中，我们不能将电容看成理想电容器，要考虑的不仅仅是电容的电容特性，还要考虑电容的ESR（串联等效电阻）和ESL（串联等效电感）以及漏电等参数和特性。所谓ESR，就是实际的电容器相当于理想电容器和一个电阻的串联，那么在通过电容的交流电流比较大的场合，因交流电流也同时要通过串联等效电阻，所以电源纹波会受到阻碍，滤波效果会大打折扣，同时，ESR会发热影响电容使用寿命。实际的电容器还有一定的电感特性，对交流电压电流具有阻碍作用，频率越高，作用越明显，因此对高频杂波的滤波效果不理想。另外，铝电解电容还存在一定的漏电流，电压越高，温度越高，漏电越明显。
基于以上因素，电路设计者会通过并联多个铝电解电容的方式来降低ESR的影响，同时会在铝电解电容上并联滤除高频成分的瓷片电容、独石电容等之类的小电容。
铝电解电容电解液的挥发不可避免，所以，铝电解电容几乎都会损坏，只是时间问题。
正常工作情况下，影响铝电解电容寿命的最大因素是温度。每增加10℃，电容的寿命减半。从笔者实际维修情况统计来看，品牌好的电容如NICHICONRUBYCON等牌子电解电容一般要10年以上才出问题，而较差牌子三五年就出问题。铝电解电容在代换时，须注意耐压的降比使用，应至少留足15％的耐压裕量。如24V电源使用25V耐压的电容，短时间应该不会出现问题，时间一长，问题就会显现，电容寿命会大打折扣。铝电解电容是有极性电容，要注意电容极性千万不可接反，否则会有爆炸危险，特别是高电压电解电容，接反后通电的爆炸威力会让人心有余悸。铝电解电容会在外壳上将负极特别标注，代换时须对照电路板上的正负极性，有些工控电路板不会在板上标注极性，拆卸更换之前须做好标记，以免更换再焊接时弄错。2.2 钽电解电容
如图1.17所示钽电解电容使用稀土元素金属钽形成的五氧化二钽氧化膜作为介质，在工作过程中，具有自我修补的电化学特性，因为没有液态电解液，较之铝电解电容具有非常优异的性能，接近理想电容的特性。钽电解电容具有非常小的ESR，ESL，寿命长，耐高温，精度高，滤除高频谐波特性好，可以做到小型化。但其固有的工艺特点也决定了它的一些缺点。钽电解电容的电容量和耐压不可以做到很高，一般常见的容量在零点几微法到数百微法之间，耐压在5V到63V之间。因为较小的ESR和ESL，钽电容在电压加载瞬间，电流冲击比较大，这会造成钽电容击穿短路，我们在维修过程偶有碰到击穿短路的钽电解电容。另外，由于使用了稀土元素金属钽，钽电容的成本要比铝电解电容贵很多。钽电解电容也是有极性电容，厂家会在电容表面正极一端特别标注，这一点和铝电解电容在负极特别标注不同，初学者容易混淆，要特别注意。图1.17 钽电解电容2.3 瓷片电容
瓷片电容使用陶瓷做介质，其上凃覆一层金属薄膜，经高温烧结引出电极而成。瓷片电容容量稳定，绝缘性能好，耐高压，但容量小。如图1.18所示。图1.18 瓷片电容2.4 独石电容
独石电容，也称MLCC（Multi-layer ceramic capacitors），是片式多层陶瓷电容器英文缩写，有着不少优良的性能，近年来随着元件小型化及手机等消费类电子产品的快速发展而产量剧增。如图1.19所示。图1.19 独石电容2.5 薄膜电容
薄膜电容是以金属箔当电极，将其和聚乙酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯等塑料薄膜，从两端重叠后，卷绕成圆筒状的构造。而依塑料薄膜的种类又被分别称为聚乙酯电容（又称Mylar电容）、聚丙烯电容（又称PP电容）、聚苯乙烯电容（又称PS电容）和聚碳酸电容。随着工艺改进，在塑料薄膜上真空蒸镀一层很薄的金属作为电极，可以省去金属箔的厚度，便于电容的小型化。图1.20是各种薄膜电容器。图1.20 薄膜电容器
薄膜电容器具有不少优良特性：无极性，绝缘阻抗很高，频率特性优异（频率响应宽广），而且介质损失很小。因此在模拟电路中得以大量应用，高档音响更是以使用高品质薄膜电容器作为卖点和噱头。工业电路板中常见作为安规电容、电机启动电容以及仪器仪表电路中的振荡、信号耦合电容。2.6 固态电容
固态电容全称固态铝质电解电容，如图1.21所示，它使用了与普通铝电解电容不同的介电材料。普通电容使用电解液，而固态电容使用导电性高分子作为介电材料，因而较之普通铝电解电容具有很多优良特性，如环保，温度特性优良，频率特性好，寿命长，低ESR，不会爆浆、爆炸等等。所以固态电容在仪器仪表、电脑主板及数码产品中已经得到大量应用。但固态电容的耐压不可以做到很高，这限制了它的应用范围。图1.21 固态电容2.7 法拉电容
法拉电容亦称超级电容，通常电容量在0.1F以上。法拉电容可以大电流充电，可以很快就充满，因为容量很大，小电流放电时间很长，表现就跟电池一样，所以在电路中常用来代替电池给断电后的RAM供电，以保存用户参数及程序。常见的法拉电容如图1.22所示。图1.22 法拉电容（超级电容）
如果超级电容失效，可能会引发电路板容易丢失参数或参数读写失败等故障。法拉电容是否损坏可以视其电压保持时间来判断，如果在电路板断电后电压跌落很快，则排除其他原因后，可能就是电容本身的问题，如果长时间电压跌落不明显，则此电容正常。2.8 电容的参数识别
电容的基本参数有容量、耐压、温度及精度。铝电解电容的电容量相对比较大，表面有足够的空间便于印刷字符，所以一般直接用数值标识，如0.1uF、220uF、1000uF等，耐压和温度范围也会印在电容外壳表面。大多数薄膜电容、瓷片电容、钽电解电容因标注空间有限，会使用类似贴片电阻上的标识方法，即第一、第二位表示数字，第三位表示倍率，单位是pF，如103表示10000pF，224表示220000pF，有些会直接用nF单位表示，如10nF、33nF。小于100pF的插件瓷片电容会在上面直接标注数值，如33，22等。片式瓷片电容及独石电容一般不会在上面标注容量，我们想要知道其容量只能拆下使用电容表测量。薄膜电容通常会在容量标注后带一个字母，对应不同精度等级，其表示意义是：
D：±0.5％；F：±1％；G：±2％；J：±5％；K：±10％；M：±20％。
铝电解电容的温度范围很重要，常见有标识-25～85℃及-55～125℃范围，表示电容在这个温度范围内可以正常工作。2.9 电容的测量及好坏判断
经统计，电容，特别是铝电解电容是工控电路板中最多可能引发故障的元件。随着电路板工作时间的增加，电解电容的电解液会出现干涸，漏液情况，电容的容量会下降，ESR增加，这会造成各种各样的电路故障。在后面章节的典型电路介绍中会特别提到。
指针式万用表可粗略测量电解电容的充放电特性及漏电情况，许多家电维修人员会使用此法来判断电容是否失效，但这只能测量那些容量下降明显的电容以及漏电比较明显的电容，至于电容的ESR、ESL等其他参数就无能为力了，这会漏掉对损坏电容的判断。有些数字万用表带有电容容量测量功能，但范围有限，通常只能测量1000pF至100μF的电容，可以测试电容容量是否下降，同样的也不能测试ESR、ESL等其他参数。能大范围测量电容量的是电容表，通常从1pF至10mF都可以测量。
有些电解电容损坏单从外观并不能分辨出来，拆下后测量其容量也正常，此时就需要使用专业的电容测试仪器，最直观的就是使用在线维修测试仪测试其VI曲线，具体测试和判别方法在工具使用一章会特别介绍。2.10 电容的代换
电容代换时除了要电容量一致以外，还须注意原电容上标注的耐压和温度，一定要使用同级或更高级别的耐压和温度等级的电容来代换原电容，同时注意电容的安装尺寸。3.磁性元件
本书将电感线圈、变压器、电磁继电器和接触器归为磁性元件介绍。3.1 电感线圈
电感是将导线一圈一圈绕在绝缘骨架上，绝缘骨架可以是空心、铁芯或磁芯。在工控电路板的应用中，最常见到的是做开关电源中的滤波或储能用途。如图1.23所示。图1.23 电感线圈
电感线圈使用直接标注法，如220表示22μH，100表示10μH，4R7表示4.7μH，R10表示0.1μH，22N表示22nH。
工控电路板维修中，电感线圈属于不易损坏的元件，偶见因腐蚀断路，电流过大烧断及线圈匝间短路的情况。开路损坏可用万用表电阻挡测出。电感量可以用电感量测试仪测出，实际维修时可使用测量电阻值、电容量及电感量合一的所谓LCR电表来测量。3.2 变压器
变压器是利用电磁感应原理改变电压的装置，工控电路板常见的变压器是使用铁芯的工频变压器（如图1.24所示）和使用铁氧体磁芯的开关变压器（如图1.25）所示。图1.24 工频变压器图1.25 开关变压器
理想变压器的基本特点是：输入输出交流电压的比值与输入输出线圈的匝数比值相同，因而理论上可以对交流电压进行任意的升压或降压的变换。硅钢片铁芯的变压器，一般用于50～400Hz的工频场合，硅钢片铁芯的磁通密度大，虽然叠加的硅钢片之间有绝缘漆绝缘，但单片硅钢片内还是存在涡流损耗，高频场合不适用此类铁芯。铁氧体磁芯电阻率比金属、合金磁性材料大得多，因而涡流损耗很小，用铁氧体磁芯制作的变压器用于比较高频的场合，如开关电源的开关变压器。
变压器的损坏常见有线圈烧断开路或内部过热匝间短路。线圈开路比较好判断，量一下电阻即可，而匝间短路判断起来就麻烦一些，但可以从通过观察变压器外观或使用比较法或代换法来确定。一般来说，有内部匝间严重短路的变压器，发热量较大，会将变压器线圈的包覆材料烤焦并有或多或少的焦煳味。比较法即找到相同好板上相同的变压器，测量相同部位线圈的电阻值，如果相差比较大，即阻值明显偏小就可认为变压器已经损坏。另外如果有VI曲线测试设备，可以测试线圈的VI曲线，通过比较也能大致判断好坏。代换法即用相同变压器替换，通电后，故障消失，说明先前的变压器损坏，如开关电源中的开关变压器，往往线圈电阻值很小，不好分辨，而找相同电源的变压器替换试验就能说明问题。3.3 电磁继电器和接触器
电磁继电器和接触器是利用电磁线圈产生的电磁力配合弹簧和机械杠杆来控制触点的通断的一类器件，如图1.26所示。通常继电器有密闭的封装空间，尽量减少外接不良环境对触点的影响，相对接触器，它所控制的触点电流较小；接触器的触点电流较大。另有干簧继电器，其原理和电磁继电器大同小异，只是触点电流相对更小，触点密封，不受尘埃、潮气及有害气体污染，可靠性也大大提高，见图1.27。图1.26 电磁继电器和接触器图1.27 干簧继电器
继电器和接触器的常见故障是触点接触电阻大、触点烧死、触点闭合时开路，测试时可以通过给线圈施加额定电压，检测触点的导通和闭合情况，可以使用万用表的欧姆挡测量触点导通时的电阻，如无异常，基本接近0Ω，如果10Ω以上，则视为故障。如果触点可见，应急维修可将触点的烧蚀氧化部分锉掉，露出金属光泽，继电器或接
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