Возможные проблемы и решения в процессе проектирования печатных плат

По сравнению с разработкой системы программного обеспечения, аппаратный дизайн и оптимизация его электроники столкнулись с практическими проблемами, такими как длительное потребление времени и высокая стоимость. Тем не менее, в реальном проектировании инженеры, как правило, уделяют больше внимания очень принципиальным вопросам, но то, что оказывает большое влияние на работу печатных плат, - это просто некоторые мелкие ошибки, которые мы должны исправлять снова и снова. Идеальное создание печатных плат невозможно, но можно добиться постепенной оптимизации. В этом отрывке сначала будут перечислены некоторые проблемы, связанные с проектированием схем, производством и обслуживанием печатных плат, а затем представлены некоторые простые в использовании методы оптимизации пользовательских печатных плат при ограниченных затратах.

Защита от перенапряжения многоканального светодиода выпрямления питания

В качестве примера возьмем общественное распределение электроэнергии в коридоре. Чтобы обеспечить нормальную работу схемы, используется многоканальное питание для подачи электроэнергии на модуль питания, представляющий собой модуль переменного-постоянного тока с параметрами «Uвх=AC85~264В». Выпрямительный светодиод IN4007 с угольным резистором 300 Ом 1/2 Вт используется многоканальным входом для изоляции. На рис. 1 показана принципиальная схема этого продукта.

Теоретически это идеальная идея, но в реальном использовании есть серьезные проблемы. Без учета пикового напряжения в нормальных ситуациях напряжение между многоканальным питанием может достигать 400 В переменного тока, а выдерживаемое напряжение IN4007 может достигать 1000 В. Нужные компоненты подобраны, верно? Но дело в том, что короткий взрыв часто происходит из-за проблемы с выдерживаемым напряжением, что приводит к браку всего продукта. Конечно, нельзя отрицать, что низкое качество комплектующих и старение светодиодов также способствуют возникновению проблемы. Но даже если вместо прежних установить качественные светодиоды или светодиоды с более высоким выдерживаемым напряжением, проблема остается.

Принимая во внимание проблемы с качеством, связанные с преждевременной усталостью в течение гарантийного срока, и наличием пропускной способности (TPY), для компонентов почти невозможно достичь 100% TPY. Что касается этой схемы, то в этой усовершенствованной схеме требуется 24 выпрямительных светодиода с диапазоном брака от 2,4% до 7,2%. Печатные платы такого качества никогда не способны полностью реализовать потребности клиентов. На самом деле, вот простой в использовании способ справиться с этой проблемой. Если в каждую петлю добавить еще один IN4007, эта проблема будет легко решена. Поскольку в это время напряжение цепи снижается на 0,7 В, это не влияет на выход. Лишь незначительное увеличение стоимости приводит к удвоению значений выдерживаемого напряжения и уменьшению возникновения ошибок до 0,5%.

Решение проблемы электромагнитных помех из-за частого срабатывания миниатюрного реле

Электромагнитные помехи, создаваемые миниатюрными реле на печатных платах, поскольку дуговой разряд будет возникать, когда они отключают большой ток. Помехи не только влияют на нормальную работу ЦП, приводя к частым перезагрузкам, но и заставляют декодеры и драйверы выдавать неправильные сигналы и инструкции, что также приводит к ошибке реализации компонентов. Все эти воздействия приведут к дефектным товарам и несчастным случаям. Чтобы решить эту проблему, можно рассмотреть два аспекта:увеличение помехоустойчивости ЦП и уменьшение источника помех.

1. Увеличьте возможности ЦП по защите от помех. Должен быть установлен процессор с высокой защитой от помех. При подборе процессоров тоже нужны эксперименты и тесты. Например, 90C52RC SCM — идеальный выбор. Этот тип ЦП имеет антистатическую способность 20 кВ и защиту от быстрых импульсов и электромагнитных помех 4 кВ.

2. Уменьшите источник помех.
• Релейные усилители способны эффективно уменьшать помехи, создаваемые противоэлектродвижущей силой, когда катушка находится в обесточенном состоянии.
• Резистивно-емкостная цепь поглощения подключается параллельно между контактами реле, так что шумовые помехи могут быть быстро поглощены.
• Платы покрыты медью. Медное покрытие очень помогает уменьшить помехи от реле.
• Реле следует выбирать тщательно. Реле с одинаковыми характеристиками всегда имеют разную мощность катушки. Основной принцип заключается в том, что чем больше мощность катушки, тем быстрее становятся замыкания-размыкания контактов реле, чем короче время дугового разряда между контактами, тем короче становится время электромагнитных помех.

Улучшение Pad Off

Ни разборки, ни пайки нельзя избежать, когда печатные платы находятся на обслуживании. Стареющие печатные платы или печатные платы со слишком маленькими контактными площадками всегда становятся свидетелями отслоения контактной площадки и слоя пайки на стенке отверстия пластины, когда компоненты разбираются с печатных плат.

1. Что касается отключенной контактной площадки, ближайшая площадка на том же маршруте может быть подключена к ней короткой линией, которую можно выбрать в зависимости от расстояния и силы тока, которую она может удерживать. На коротком расстоянии для пайки можно использовать обрезанные выброшенные штифты или штифты; для больших расстояний для соединения можно использовать медные провода с внешним изоляционным слоем, чтобы избежать короткого замыкания, вызванного соединением между линиями и контактами других компонентов. Когда в этом месте всегда возникает проблема с контактной площадкой, можно убедиться, что конструкция печатной платы здесь настолько иррациональна, что дизайн контактных площадок необходимо оптимизировать. Площадки могут иметь круглую форму или форму капли воды в пределах полезного пространства, а короткие и толстые линии с медным покрытием могут быть добавлены для увеличения его поглощающей способности по отношению к материалу печатной платы.

2. Что касается отслоения слоя пайки на стенке отверстия пластины, то причина кроется в малом размере отверстия пластины. Когда компоненты разбираются с печатных плат, появляется слой пайки стенки отверстия пластины. Поэтому предлагается, чтобы размер отверстия в колодке был на 0,3–0,5 мм больше, чем у штифтов в процессе проектирования. Когда слой олова на стенке отверстия контактной площадки отвалился, можно попробовать этот метод. Выводы новых компонентов должны быть установлены до лужения с немного более толстым слоем припоя. Далее идет пайка штифтов. Слой припоя на выводе позволяет легко припаивать контактные площадки на печатных платах.

Замена уязвимых компонентов

Пока используются электронные компоненты, некоторые детали становятся уязвимыми и их необходимо менять или заменять. Обычный метод обслуживания этих компонентов - пайка, что требует больших затрат времени и сильно влияет на эффективность работы. Предлагается, чтобы к уязвимым компонентам добавлялись основания, или соединения могли быть выполнены через вилки или ряды вставок. Этот метод помогает инженерам сэкономить много времени и сил.

Проектирование и оптимизация печатных плат — сложный процесс, требующий как чертежа, так и мелких деталей. Оптимизация каждой детали приводит к сокращению временных и финансовых затрат в процессе изготовления печатных плат.

Обсудите свой проект печатной платы с помощью PCBCart и получите БЕСПЛАТНУЮ проверку файла проекта печатной платы!

При выборе PCBCart в качестве производителя вашей печатной платы мы проведем БЕСПЛАТНУЮ проверку DFM вашего файла печатной платы перед производством. Если будут обнаружены какие-либо возможные проблемы с печатной платой, мы свяжемся с вами, чтобы решить их вместе! Эта процедура помогает гарантировать, что конечные печатные платы будут работать именно так, как вы задумали! Хотите воспользоваться нашей проверкой DFM? Нажмите следующую кнопку, чтобы указать цены на ваши печатные платы и отправить заказ. Мы свяжемся с вами в ближайшее время!

Полезные ресурсы:
• Полное руководство по проектированию печатных плат
• PCBCart предоставляет полнофункциональные услуги по изготовлению печатных плат
• Помимо изготовления печатных плат, PCBCart также предлагает расширенные услуги по сборке печатных плат под ключ
• PCB Требования к файлу проекта для расчета стоимости и производства быстрой сборки печатной платы