En comparación con el desarrollo de sistemas de software, el diseño de hardware y su optimización en electrónica se han enfrentado a problemas prácticos como un largo tiempo de ejecución y altos costos. Sin embargo, en el diseño real, los ingenieros tienden a prestar más atención a las cuestiones altamente teóricas, pero lo que ejerce una gran influencia en el funcionamiento de las placas de circuito impreso son precisamente algunos errores de detalle que tenemos que corregir una y otra vez. Es imposible lograr una generación perfecta de PCB, pero se puede conseguir una optimización gradual. Este texto primero enumerará algunos problemas en el diseño de circuitos, la producción de PCB y el mantenimiento, y luego proporcionará algunos métodos fáciles de usar para optimizar.PCB personalizadodentro de un costo limitado.
Protección de tensión soportada para la rectificación de potencia multicanal de LED
Tomemos como ejemplo una equipartición de electricidad pública en un pasillo. Para garantizar el funcionamiento normal del circuito, se utiliza alimentación multicanal para suministrar energía al módulo de potencia, que es un módulo CA-CC con los parámetros "Uin=AC85~264V". Para el aislamiento, la entrada multicanal utiliza un diodo rectificador IN4007 en serie con una resistencia de carbón de 300Ω 1/2W para el LED. La Figura 1 es el diagrama de circuito de este producto.
Teóricamente, es una idea perfecta, aunque existen problemas graves en el uso real. Sin considerar los picos de tensión, en situaciones normales, la tensión entre las fuentes de alimentación multicanal puede alcanzar los 400 V CA y la tensión soportada del IN4007 puede llegar a 1000 V. Se han elegido los componentes correctos, ¿verdad? Pero el hecho es que a menudo se producen cortocircuitos explosivos debido al problema de la tensión soportada, lo que lleva al desecho de todo el producto. Por supuesto, no se puede negar que la baja calidad de los componentes y el envejecimiento de los LED también contribuyen al problema. Pero incluso si se instalan LED de alta calidad o LED con una tensión soportada más alta en lugar de los anteriores, el problema sigue existiendo.
Teniendo en cuenta los problemas de calidad de fatiga temprana dentro del período de garantía y la existencia del rendimiento de rendimiento total (TPY), es casi imposible que los componentes alcancen un TPY del 100%. En cuanto a este circuito, se requieren 24 LED de rectificación en este circuito avanzado, con una tasa de desecho que va del 2,4% al 7,2%. Las PCB con esta calidad nunca son capaces de satisfacer plenamente las necesidades de los clientes. De hecho, existe una forma fácil de usar para manejar este problema. Siempre que se coloque un IN4007 más en serie en cada bucle, este problema se resolverá fácilmente. Debido a que en este momento el voltaje del circuito se reduce en 0,7 V, no tiene efecto en la salida. Solo un pequeño aumento de costo produce el doble de valores de tensión soportada y una disminución de la ocurrencia de errores al 0,5%.
Soluciones a la interferencia electromagnética causada por la operación frecuente de relés miniatura
La interferencia electromagnética provocada por los relés en miniatura en las PCB se debe a que se produce una descarga de arco cuando interrumpen corrientes altas. Esta interferencia no solo afecta el funcionamiento normal de la CPU, provocando reinicios frecuentes, sino que también hace que los decodificadores y los controladores generen señales e instrucciones erróneas que dan lugar a fallos en la ejecución de los componentes. Todas estas influencias provocarán productos defectuosos y accidentes. Para resolver este problema, se pueden considerar dos aspectos: aumentar la capacidad de antiinterferencia de la CPU y reducir la fuente de interferencia.
1. Aumentar la capacidad antiinterferencias de la CPU. Debe instalarse una CPU con alta capacidad antiinterferencias. La selección de las CPU también requiere experimentos y pruebas. Por ejemplo, el microcontrolador 90C52RC es una opción ideal. Este tipo de CPU presenta una capacidad antiestática de 20 kV y una capacidad de resistencia a pulsos rápidos y a interferencias electromagnéticas de 4 kV.
2. Reducir la fuente de interferencia
• Los amplificadores accionados por relé son capaces de reducir eficazmente la interferencia generada por la fuerza electromotriz inversa cuando la bobina está fuera de servicio.
• El circuito de absorción RC se conecta en paralelo entre los contactos del relé para que las interferencias de ruido puedan ser absorbidas rápidamente.
• Las placas de circuito están recubiertas de cobre. El recubrimiento de cobre es de gran ayuda para reducir las interferencias del relé.
• Los relés deben seleccionarse cuidadosamente. Los relés con la misma especificación siempre tienen opciones con diferentes potencias de bobina. El principio básico es que cuanto mayor sea la potencia de la bobina, más rápidas serán las acciones de apertura y cierre de los contactos del relé, más corto será el tiempo de descarga de arco entre los contactos y más breve será el tiempo de interferencia electromagnética.
La mejora del pad off
Ni el desensamblaje ni la soldadura pueden evitarse cuando se realiza el mantenimiento de las PCB. Las PCB envejecidas o las PCB con almohadillas demasiado pequeñas suelen presentar desprendimiento de las almohadillas y de la capa de soldadura en la pared de los orificios metalizados cuando se desensamblan los componentes de las PCB.
1. En cuanto al desprendimiento de la almohadilla del pin, se puede conectar a ella la almohadilla cercana en la misma ruta mediante una línea corta que se puede seleccionar según la distancia y la cantidad de corriente que pueda soportar. Para distancias cortas, se pueden usar para soldar pines recortados desechados o pines de cabecera; para distancias largas, se pueden usar cables de cobre con capa aislante exterior para la conexión, a fin de evitar el cortocircuito causado por la conexión entre las líneas y los pines de otros componentes. Cuando el problema de desprendimiento de la almohadilla ocurre siempre en este lugar, se puede comprobar que el diseño del PCB aquí es tan irracional que es necesario optimizar el diseño de las almohadillas. Las almohadillas se pueden diseñar en forma de óvalo alargado o de gota de agua dentro del espacio utilizable y se pueden añadir pistas de cobre cortas y gruesas para aumentar su capacidad de absorción haciaMaterial de PCB.
2. En cuanto al desprendimiento de la capa de soldadura en la pared del orificio metalizado, la razón radica en el tamaño reducido del orificio. Cuando se desensamblan los componentes de las PCB, la capa de soldadura de la pared del orificio se desprende junto con ellos. Por lo tanto, se sugiere que el tamaño del orificio del pad sea de 0,3 a 0,5 mm mayor que el de las patillas en el proceso de diseño. Cuando la capa de estaño de soldadura en la pared del orificio del pad se haya desprendido, se puede probar este método. Las patillas de los nuevos componentes deben instalarse antes del recubrimiento con estaño, dejando la capa de estaño de soldadura un poco más gruesa. A continuación se realiza la soldadura de las patillas. La capa de estaño de soldadura en la patilla es capaz de soldar fácilmente los pads en las PCB.
Reemplazo de Componentes Vulnerables
Siempre y cuando elcomponentes electrónicosse utilizan, algunas partes se vuelven vulnerables y necesitan ser cambiadas o reemplazadas. El método habitual de mantenimiento de estos componentes es mediante soldadura, lo que implica un gran consumo de tiempo y afecta considerablemente la eficiencia del trabajo. Se sugiere añadir bases a los componentes vulnerables o realizar las conexiones mediante enchufes o filas de inserción. Este método ayuda a los ingenieros a ahorrar mucho tiempo y esfuerzo.
El diseño y la optimización de PCB es un proceso complicado que requiere tanto un plano de diseño como detalles triviales. Optimizar cada detalle conduce a un consumo de tiempo y a una disminución de costos enFabricación de PCBproceso.
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