Im Vergleich zur Entwicklung von Softwaresystemen treten bei der Hardware-Entwicklung und deren Optimierung in der Elektronik praktische Probleme wie hoher Zeitaufwand und hohe Kosten auf. In der tatsächlichen Entwicklung neigen Ingenieure jedoch dazu, den grundsätzlichen Fragen mehr Aufmerksamkeit zu schenken, während es gerade einige Detailfehler sind, die einen großen Einfluss auf den Betrieb von Leiterplatten haben und die wir immer wieder korrigieren müssen. Eine perfekte Herstellung von Leiterplatten ist unmöglich, aber eine schrittweise Optimierung kann erreicht werden. Dieser Abschnitt wird zunächst einige Probleme beim Schaltungsdesign, der Leiterplattenherstellung und -wartung auflisten und anschließend einige einfach anzuwendende Methoden zur Optimierung vorstellen.kundenspezifische Leiterplattebei begrenzten Kosten.
Spannungsfestigkeitsschutz für mehrkanalige Leistungs-Gleichrichter-LED
Nehmen wir als Beispiel eine öffentliche Stromaufteilung im Flur. Um den normalen Betrieb des Stromkreises zu gewährleisten, wird Mehrkanalstrom verwendet, um das Stromversorgungsmodul mit Strom zu versorgen, das ein AC-DC-Modul mit den Parametern "Uin=AC85~264V" ist. Für die Isolierung wird bei Mehrkanaleingang eine IN4007-Gleichrichter-LED in Reihe mit einem 300Ω 1/2W Kohlewiderstand verwendet. Abbildung 1 zeigt das Schaltbild dieses Produkts.
Theoretisch ist es eine perfekte Idee, während es in der tatsächlichen Anwendung ernsthafte Probleme gibt. Ohne Berücksichtigung der Spitzenspannung kann die Spannung zwischen Mehrkanal-Stromversorgungen unter normalen Bedingungen AC400V erreichen und die Durchbruchspannung der IN4007 kann 1000V erreichen. Die richtigen Komponenten wurden ausgewählt, oder? Aber in Wirklichkeit kommt es aufgrund des Durchbruchspannungsproblems häufig zu Kurzschluss-Explosionen, was zum Totalausfall des gesamten Produkts führt. Natürlich kann nicht geleugnet werden, dass auch die geringe Qualität der Komponenten und die Alterung der LEDs zu dem Problem beitragen. Aber selbst wenn hochwertige LEDs oder LEDs mit höherer Durchbruchspannung anstelle der bisherigen installiert werden, bleibt das Problem weiterhin bestehen.
In Anbetracht der Qualitätsprobleme durch frühzeitige Ermüdung innerhalb der Garantiezeit und der Existenz des Durchsatz-Ertrags (TPY) ist es nahezu unmöglich, dass Komponenten 100 % TPY erreichen. Für diese Schaltung werden in dieser fortschrittlichen Schaltung 24 Gleichrichter-LEDs benötigt, wobei die Ausschussrate zwischen 2,4 % und 7,2 % liegt. Leiterplatten mit einer solchen Qualität sind niemals in der Lage, die Bedürfnisse der Kunden vollständig zu erfüllen. Tatsächlich gibt es eine einfach zu handhabende Lösung für dieses Problem. Sobald in jeder Schleife eine weitere IN4007 in Reihe geschaltet wird, lässt sich dieses Problem leicht beheben. Denn zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung der Schaltung um 0,7 V reduziert, was keinen Einfluss auf den Ausgang hat. Nur eine geringe Kostensteigerung führt zu einer Verdopplung der Spannungsfestigkeit und einer Verringerung der Fehlerhäufigkeit auf 0,5 %.
Lösungen für elektromagnetische Störungen durch häufigen Betrieb von Miniaturrelais
Die elektromagnetischen Störungen, die durch Miniaturrelais auf Leiterplatten verursacht werden, entstehen, wenn beim Schalten hoher Ströme Lichtbogenentladungen auftreten. Diese Störungen beeinträchtigen nicht nur den normalen Betrieb der CPU und führen zu häufigen Resets, sondern verursachen auch fehlerhafte Signale und Anweisungen bei Decodern und Treibern, was wiederum zu Fehlern bei der Ausführung von Komponenten führt. All diese Auswirkungen können zu fehlerhaften Produkten und Unfällen führen. Um dieses Problem zu lösen, können zwei Aspekte berücksichtigt werden: die Erhöhung der Störfestigkeit der CPU und die Reduzierung der Störquelle.
1. Erhöhen Sie die Störfestigkeit der CPU. Es muss eine CPU mit hoher Störfestigkeit installiert werden. Die Auswahl der CPUs erfordert ebenfalls Experimente und Tests. Zum Beispiel ist der 90C52RC Mikrocontroller eine ideale Wahl. Dieser CPU-Typ verfügt über eine Antistatik-Fähigkeit von 20 kV sowie eine Schnellimpuls- und elektromagnetische Störfestigkeit von 4 kV.
2. Reduzieren Sie die Störquelle
• Relaisgesteuerte Verstärker sind in der Lage, die durch die Gegen-EMK beim Ausfall der Spule erzeugten Störungen effektiv zu reduzieren.
• Der RC-Absorptionskreis ist parallel zwischen den Relaiskontakten geschaltet, sodass Störgeräusche schnell absorbiert werden können.
• Leiterplatten sind kupferbeschichtet. Die Kupferbeschichtung trägt erheblich zur Reduzierung von Relaisstörungen bei.
• Relais müssen sorgfältig ausgewählt werden. Relais mit denselben Spezifikationen haben immer unterschiedliche Auswahlmöglichkeiten hinsichtlich der Spulenleistung. Das Grundprinzip ist: Je größer die Spulenleistung ist, desto schneller erfolgen die Schaltvorgänge der Relaiskontakte, desto kürzer ist die Zeit des Lichtbogenüberschlags zwischen den Kontakten und desto kürzer ist die Zeit der elektromagnetischen Störung.
Die Verbesserung des Pad-Off-Verfahrens
Weder das Zerlegen noch das Löten können vermieden werden, wenn Leiterplatten gewartet werden. Bei gealterten Leiterplatten oder Leiterplatten mit zu kleinen Lötpads kommt es häufig vor, dass beim Ausbauen von Bauteilen die Pads oder die Lötbeschichtung an den Durchkontaktierungen abgelöst werden.
1. Wenn das Pad abgelöst ist, kann das benachbarte Pad auf derselben Leitung mit einer kurzen Verbindung, die je nach Entfernung und der tragbaren Stromstärke ausgewählt wird, damit verbunden werden. Für kurze Entfernungen können zugeschnittene, ausrangierte Pins oder Stiftleisten zum Löten verwendet werden; für längere Entfernungen können Kupferdrähte mit äußerer Isolationsschicht zur Verbindung genutzt werden, um Kurzschlüsse durch Kontakt mit Leitungen und Pins anderer Bauteile zu vermeiden. Wenn das Problem des abgelösten Pads an dieser Stelle immer wieder auftritt, kann bestätigt werden, dass das PCB-Design hier so unvernünftig ist, dass das Design der Pads optimiert werden muss. Pads können innerhalb des verfügbaren Raums als lang-ovale oder tropfenförmige Pads gestaltet werden, und kurze, dicke Kupferbahnen können hinzugefügt werden, um die Aufnahmekapazität zu erhöhen gegenüberLeiterplattenmaterial.
2. Was das Ablösen der Lötbeschichtung von der Wand des Durchkontaktierungslochs betrifft, liegt der Grund in der geringen Größe des Lochs. Wenn Bauteile von Leiterplatten entfernt werden, löst sich dabei auch die Lötbeschichtung von der Lochwand. Es wird daher empfohlen, dass der Durchmesser des Padlochs im Designprozess 0,3 bis 0,5 mm größer als der der Pins sein sollte. Wenn die Lötzinnschicht an der Lochwand bereits abgefallen ist, kann folgende Methode versucht werden: Die Pins der neuen Bauteile sollten vor dem Verzinnen mit einer etwas dickeren Lötzinnschicht versehen werden. Anschließend erfolgt das Löten der Pins. Die Lötzinnschicht auf dem Pin ermöglicht ein einfaches Löten der Pads auf der Leiterplatte.
Austausch von anfälligen Komponenten
Solange dieelektronische Bauteilewerden verwendet, werden einige Teile anfällig und müssen ausgetauscht oder ersetzt werden. Die übliche Methode zur Wartung dieser Komponenten ist das Löten, was zu einem hohen Zeitaufwand führt und die Arbeitseffizienz stark beeinflusst. Es wird empfohlen, Sockel zu den anfälligen Komponenten hinzuzufügen oder Verbindungen über Stecker oder Steckreihen herzustellen. Diese Methode hilft Ingenieuren, viel Zeit und Mühe zu sparen.
Das PCB-Design und die Optimierung sind ein komplizierter Prozess, der sowohl einen Entwurfsplan als auch kleinste Details erfordert. Die Optimierung jedes Details führt zu Zeitersparnis und Kostensenkung inLeiterplattenherstellungProzess.
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