Rispetto allo sviluppo di sistemi software, la progettazione hardware e la relativa ottimizzazione dell’elettronica presentano problemi pratici quali il lungo tempo richiesto e gli elevati costi. Tuttavia, nel progetto effettivo, gli ingegneri tendono a prestare maggiore attenzione alle questioni di alto livello di principio, mentre ciò che esercita la maggiore influenza sul funzionamento dei circuiti stampati sono proprio alcuni errori di dettaglio che dobbiamo correggere più e più volte. È impossibile ottenere la generazione perfetta dei PCB, ma si può conseguire un’ottimizzazione graduale. Questo testo elencherà innanzitutto alcuni problemi relativi alla progettazione dei circuiti, alla produzione dei PCB e alla manutenzione, per poi fornire alcuni metodi di facile utilizzo per l’ottimizzazione.PCB personalizzatoentro costi limitati.
Protezione contro la Tensione di Tenuta per LED a Raddrizzamento di Potenza Multicanale
Prendendo come esempio un’equipartizione dell’elettricità pubblica in un corridoio. Per garantire il normale funzionamento del circuito, viene utilizzata un’alimentazione multicanale per fornire energia al modulo di alimentazione, che è un modulo AC-DC con i parametri "Uin=AC85~264V". Per l’isolamento dell’ingresso multicanale viene utilizzato un LED di raddrizzamento IN4007 in serie con una resistenza al carbonio da 300Ω 1/2W. La Figura 1 mostra lo schema elettrico di questo prodotto.
Teoricamente è un’idea perfetta, ma nell’uso reale ci sono seri problemi. Senza considerare la tensione di picco, in condizioni normali la tensione tra alimentazioni multicanale può raggiungere AC400V e la tensione di tenuta dell’IN4007 può arrivare a 1000V. Sono stati scelti i componenti giusti, no? Ma in realtà si verificano spesso cortocircuiti esplosivi a causa del problema della tensione di tenuta, con conseguente scarto dell’intero prodotto. Naturalmente, non si può negare che la bassa qualità dei componenti e l’invecchiamento dei LED contribuiscano anch’essi al problema. Tuttavia, anche se si installano LED di alta qualità o LED con una tensione di tenuta più elevata al posto di quelli precedenti, il problema rimane.
Considerando i problemi di qualità dovuti all’affaticamento precoce entro il periodo di garanzia e l’esistenza del rendimento di throughput (TPY), è quasi impossibile che i componenti raggiungano il 100% di TPY. Per quanto riguarda questo circuito, sono necessari 24 LED di raddrizzamento in questo circuito avanzato, con un tasso di scarto compreso tra il 2,4% e il 7,2%. PCB con una qualità del genere non sono mai in grado di soddisfare pienamente le esigenze dei clienti. In realtà, esiste un modo semplice da usare per affrontare questo problema. Basta inserire un diodo IN4007 in più in serie in ogni anello e il problema sarà facilmente risolto. Poiché in questo momento la tensione del circuito è ridotta di 0,7 V, non ha alcun effetto sull’uscita. Solo un piccolo aumento di costo comporta il raddoppio del valore di tenuta in tensione e una diminuzione del tasso di errore allo 0,5%.
Soluzioni alle interferenze elettromagnetiche dovute al funzionamento frequente del minirelé
Le interferenze elettromagnetiche generate dai microrelè sui PCB si verificano poiché si produce una scarica ad arco quando interrompono correnti elevate. Tali interferenze non solo influiscono sul normale funzionamento della CPU, causando frequenti reset, ma inducono anche decoder e driver a generare segnali e istruzioni errati che portano a errori nell’esecuzione dei componenti. Tutte queste influenze provocano prodotti difettosi e incidenti. Per risolvere questo problema, si possono considerare due aspetti: aumentare la capacità di anti-interferenza della CPU e ridurre la sorgente di interferenza.
1. Aumentare la capacità anti-interferenza della CPU. È necessario installare una CPU con elevata capacità anti-interferenza. La selezione delle CPU richiede inoltre esperimenti e test. Ad esempio, l’SCM 90C52RC è una scelta ideale. Questo tipo di CPU offre una capacità anti-elettrostatica di 20 kV e una capacità anti-impulsi veloci ed elettromagnetica di 4 kV.
2. Ridurre la fonte di interferenza
• Gli amplificatori azionati da relè sono in grado di ridurre efficacemente le interferenze generate dalla forza elettromotrice inversa quando la bobina è fuori servizio.
• Il circuito di assorbimento RC è collegato in parallelo tra i contatti del relè in modo che le interferenze di rumore possano essere rapidamente assorbite.
• Le schede a circuito stampato sono rivestite in rame. Il rivestimento in rame è estremamente utile per ridurre le interferenze dei relè.
• I relè devono essere selezionati con attenzione. I relè con le stesse specifiche hanno sempre opzioni con potenze di bobina diverse. Il principio di base è che quanto maggiore è la potenza della bobina, tanto più rapide diventano le azioni di apertura e chiusura dei contatti del relè, più breve è il tempo di scarica dell’arco tra i contatti e più breve diventa il tempo di interferenza elettromagnetica.
Il miglioramento del pad off
Durante la manutenzione dei PCB non si possono evitare né lo smontaggio né la saldatura. I PCB invecchiati o quelli con piazzole troppo piccole presentano spesso il distacco delle piazzole e dello strato di saldatura sulla parete dei fori metallizzati quando i componenti vengono rimossi dai PCB.
1. Per quanto riguarda il distacco del pad del pin, il pad vicino sullo stesso percorso può essere collegato ad esso con una linea corta che può essere selezionata in base alla distanza e alla quantità di corrente che può sopportare. Per le brevi distanze, si possono usare per la saldatura pin scartati rifilati o strip di pin; per le lunghe distanze, si possono usare fili di rame con strato isolante esterno per il collegamento, in modo da evitare il corto circuito causato dal contatto tra le linee e i pin di altri componenti. Quando il problema del distacco del pad si verifica sempre in questo punto, si può verificare che il progetto del PCB in questa zona è così irrazionale che è necessario ottimizzare il design dei pad. I pad possono essere progettati in forma ovale allungata o a goccia d’acqua entro lo spazio utilizzabile e si possono aggiungere piste in rame corte e spesse per aumentarne la capacità di assorbimento versoMateriale PCB.
2. Per quanto riguarda il distacco dello strato di saldatura dalla parete del foro metallizzato, la ragione risiede nelle dimensioni ridotte del foro. Quando i componenti vengono dissaldati dai PCB, lo strato di saldatura della parete del foro metallizzato viene via insieme ad essi. Pertanto, si consiglia che, in fase di progettazione, la dimensione del foro del pad sia da 0,3 a 0,5 mm più grande di quella dei pin. Quando lo strato di stagno saldato sulla parete del foro del pad si è staccato, si può provare questo metodo: i pin dei nuovi componenti devono essere installati prima della stagnatura, con uno strato di stagno di saldatura leggermente più spesso. Successivamente si procede alla saldatura dei pin. Lo strato di stagno di saldatura sul pin è in grado di saldare facilmente i pad sul PCB.
Sostituzione dei componenti vulnerabili
Finché ilcomponenti elettronicivengono utilizzate, alcune parti diventano vulnerabili e devono essere modificate o sostituite. Il metodo abituale per la manutenzione di questi componenti è la saldatura, che richiede molto tempo e influisce fortemente sull’efficienza del lavoro. Si suggerisce di aggiungere delle basi ai componenti vulnerabili oppure di realizzare i collegamenti tramite spine o file di connettori. Questo metodo aiuta gli ingegneri a risparmiare molto tempo e fatica.
La progettazione e l’ottimizzazione dei PCB è un processo complesso, che richiede sia un progetto di base sia dettagli apparentemente banali. L’ottimizzazione di ogni dettaglio comporta un consumo di tempo e una riduzione dei costi inProduzione di PCBprocesso.
Discuta del Suo progetto PCB con PCBCart e faccia controllare GRATIS il file di progettazione PCB!
Quando scegli PCBCart come tuo produttore di PCB, noi effettueremo unControllo DFM gratuitosul tuo file PCB prima della produzione. Se vengono rilevati eventuali possibili problemi del PCB, ti contatteremo per risolverli insieme! Questa procedura aiuta a garantire che le schede elettroniche finali funzionino esattamente come le hai progettate! Vuoi approfittare del nostro Controllo DFM? Clicca sul pulsante seguente per ottenere un preventivo per i prezzi del tuo PCB e inviare l’ordine. Ti ricontatteremo a breve!
Ottieni un preventivo per la fabbricazione di PCB FR - Nessun MOQ richiesto!
Risorse utili:
•Guida definitiva alla progettazione di circuiti stampati
•PCBCart fornisce un servizio completo di fabbricazione di PCB
•Oltre alla fabbricazione di PCB, PCBCart offre anche un avanzato servizio di assemblaggio PCB chiavi in mano
•Requisiti dei file di progettazione PCB per preventivo rapido di assemblaggio PCB e produzione
