Распространенные проблемы проектирования печатных плат и проверенные исправления

По сравнению с разработкой программных систем, аппаратное проектирование и его оптимизация в электронике столкнулись с практическими проблемами, такими как длительное потребление времени и высокая стоимость. Однако в реальном проектировании инженеры склонны уделять больше внимания высокопринципиальным вопросам, но то, что оказывает большое влияние на работу печатных плат, — это именно некоторые детальные ошибки, которые мы приходимся исправлять снова и снова. Невозможно идеальное генерирование печатных плат, но постепенная оптимизация может быть получена. Этот материал сначала перечислит некоторые проблемы на проектировании схем, производстве печатных плат и обслуживании, а затем предоставит некоторые простые в использовании методы оптимизации кастомных печатных плат в ограниченном бюджете.

Защита от перенапряжения многоканальной выпрямительной светодиодной схемы

Возьмем в пример коридорное общественное электрооборудование. Для обеспечения нормальной работы схемы используется многоканальное питание для обеспечения электричеством модуля питания, который является AC-DC модулем с параметрами «Uin=AC85~264V». Выпрямительный светодиод IN4007, последовательно соединенный с резистором 300Ом 1/2Вт, используется многоканальным входом для изоляции. Рисунок 1 — схема этого продукта.

Теоретически это идеальная идея, в то время как в реальном использовании есть серьезные проблемы. Без учета импульсных напряжений, в нормальных ситуациях напряжение между многоканальным питанием может достигать AC400В, а пробойное напряжение IN4007 достигает 1000В. Правильные компоненты выбраны, верно? Но факт в том, что пробой замыканием часто происходит из-за проблемы пробойного напряжения, приводя к браку всего продукта. Конечно, нельзя отрицать, что низкое качество компонентов и старение светодиодов также способствуют проблеме. Но даже если устанавливаются высококачественные светодиоды или светодиоды с более высоким пробойным напряжением вместо предыдущих, проблема остается.

Учитывая проблемы качества ранней усталости в гарантийный период и существование пропускной способности (TPY), практически невозможно для компонентов достичь 100% TPY. Что касается этой схемы, в этой передовых схеме требуется 24 выпрямительных светодиода с уровнем брака от 2,4% до 7,2%. Печатные платы с таким качеством никогда не смогут полностью удовлетворить потребности клиентов. На самом деле, вот простой в использовании способ справиться с этой проблемой. Пока в каждый контур последовательно ставится еще один IN4007, эта проблема будет легко решена. Потому что в это время напряжение схемы снижается на 0,7В, на выходе это не имеет влияния. Только небольшое увеличение стоимости приносит удвоение значений пробойного напряжения и снижение частоты ошибок до 0,5%.

Решения электромагнитных помех от частой работы миниатюрных реле

Электромагнитные помехи, приносимые миниатюрными реле на печатных платах, поскольку дуговая разрядка возникает при коммутации высокого тока. Помехи не только влияют на нормальную работу ЦПУ, приводя к частым сбросам, но и заставляют декодеры и драйверы производить ложные сигналы и инструкции, результатом чего становится ошибка реализации компонентов. Все эти влияния вызовут бракованную продукцию и аварии. Для решения этой проблемы можно рассмотреть два аспекта: увеличение помехоустойчивости ЦПУ и уменьшение источника помех.

1. Увеличение помехоустойчивости ЦПУ

Должен быть установлен ЦПУ с высокой помехоустойчивостью. Выбор ЦПУ также требует экспериментов и тестов. Например, 90C52RC SCM — идеальный выбор. Этот тип ЦПУ обладает 20КВ антистатической способностью и 4КВ антиимпульсной и электромагнитной способностью.

2. Уменьшение источника помех

• • Усилители управления реле способны эффективно снижать помехи, генерируемые обратной ЭДС, когда катушка в состоянии отключения.
• • RC поглощающая схема подключена параллельно между контактами реле, чтобы шумовые помехи могли быть быстро поглощены.
• • Печатные платы медянются. Медянение сильно помогает в снижении помех реле.
• • Реле должны быть тщательно выбраны. Реле с одинаковой спецификацией всегда имеют выбор разной мощности катушки. Базовый принцип: чем больше мощность катушки, тем быстрее становятся действия включения/выключения контактов реле, тем короче время дуговой разрядки между контактами, тем короче время электромагнитных помех.

Улучшение отслаивания паяльных площадок

Ни разборка, ни пайка не могут быть избежаны, когда печатные платы находятся на обслуживании. Старшие печатные платы или платы с слишком маленькими площадками всегда свидетельствуют об отслаивании площадки и паяльного слоя на стенке отверстия платы, когда компоненты разбираются с печатных плат.

1. Что касается отслаивания выводной площадки

Ближайшая площадка на том же маршруте может быть соединена с ней короткой линией, которая может быть выбрана согласно расстоянию и количеству тока, которое она может удерживать. Для короткого расстояния можно использовать обрезанные отброшенные выводы или pin header для пайки; для длинного расстояния можно использовать медные провода с внешним изолирующим слоем для соединения, чтобы избежать замыкания, вызванного соединением между линиями и выводами других компонентов. Когда проблема отслаивания площадки всегда происходит в этом месте, можно проверить, что проектирование печатной платы здесь настолько иррационально, что дизайн площадок должен быть оптимизирован. Площадки могут быть спроектированы в вытянуто-круглую или капельвидную форму в пределах используемого пространства, и короткие и толстые медяненные линии могут быть добавлены для увеличения их абсорбционной способности к материалу печатной платы.

2. Что касается отслаивания паяльного слоя на стенке отверстия платы

Причина кроется в малом размере отверстия платы. Когда компоненты разбираются с печатных плат, уходит вместе с паяльным слоем стенки отверстия платы. Поэтому предлагается, чтобы размер отверстия площадки был на 0,3–0,5 мм больше, чем у выводов, в процессе проектирования. Когда паяной слой олова на стенке отверстия площадки отпал, этот метод можно попробовать. Выводы новых компонентов должны быть установлены перед оловлением с паяным слоем олова немного толще. Следует пайка вывода. Паяной слой олова на выводе способен легко паять площадки на печатных платах.

Замена уязвимых компонентов

Пока электронные компоненты используются, некоторые части становятся уязвимыми и нуждаются в замене. Обычный метод обслуживания этих компонентов — через пайку, что приводит к большому потреблению времени, сильно влияя на эффективность работы. Предлагается добавить основания (сокеты) к уязвимым компонентам или соединения можно делать через разъемы или гнездовые ряды. Этот метод помогает инженерам сэкономить много времени и усилий.

Проектирование и оптимизация печатных плат — сложный процесс, требующий как чертежа дизайна, так и тривиальных деталей. Оптимизация каждой детали приводит к снижению потребления времени и стоимости в процессе производства печатных плат.

Обсудите ваш проект печатной платы с PCBCart и получите бесплатную проверку вашего файла дизайна!

При выборе PCBCart как вашего производителя печатных плат, мы проведем БЕСПЛАТНУЮ DFM проверку вашего файла печатной платы перед производством. Если будут обнаружены какие-либо возможные проблемы печатной платы, мы свяжемся с вами, чтобы решить их вместе! Эта процедура помогает гарантировать, что окончательные печатные платы работают именно так, как вы спроектировали! Хотите воспользоваться нашей DFM проверкой? Нажмите следующую кнопку для расчета цен на вашу печатную плату и отправки заказа. Мы свяжемся с вами в ближайшее время!

Полезные ресурсы:
• Ультимативное руководство по проектированию печатных плат
• PCBCart предоставляет полнофункциональный сервис изготовления печатных плат
• Помимо изготовления печатных плат, PCBCart также предлагает продвинутый полный сервис монтажа печатных плат
• Требования к файлам проектирования печатных плат для быстрого расчета стоимости монтажа и производства