เมื่อเปรียบเทียบกับการพัฒนาระบบซอฟต์แวร์แล้ว การออกแบบฮาร์ดแวร์และการปรับให้เหมาะสมของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กลับประสบปัญหาในทางปฏิบัติ เช่น ใช้เวลานานและมีต้นทุนสูง อย่างไรก็ตาม ในการออกแบบจริง วิศวกรมักให้ความสนใจกับประเด็นเชิงทฤษฎีระดับสูงมากกว่า ทั้งที่สิ่งที่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของแผงวงจรพิมพ์กลับเป็นข้อผิดพลาดเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่เราต้องแก้ไขซ้ำแล้วซ้ำเล่า เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างแผงวงจรพิมพ์ที่สมบูรณ์แบบได้ในครั้งเดียว แต่สามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นได้อย่างค่อยเป็นค่อยไป บทความนี้จะกล่าวถึงปัญหาบางประการในการออกแบบวงจร การผลิตแผงวงจรพิมพ์ และการบำรุงรักษา จากนั้นจึงนำเสนอวิธีการที่ใช้งานง่ายบางประการเพื่อใช้ในการปรับให้เหมาะสมแผงวงจรพิมพ์แบบกำหนดเองภายในต้นทุนที่จำกัด
การป้องกันแรงดันทนทานของการเรียงกระแสไฟหลายช่องสัญญาณสำหรับ LED
ขอยกตัวอย่างการแบ่งใช้ไฟฟ้าสาธารณะในโถงทางเดิน เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานตามปกติของวงจร จึงใช้แหล่งจ่ายไฟหลายช่องสัญญาณเพื่อจ่ายไฟให้กับโมดูลจ่ายไฟ ซึ่งเป็นโมดูล AC-DC ที่มีพารามิเตอร์ “Uin=AC85~264V” อินพุตหลายช่องสัญญาณใช้ไดโอด IN4007 สำหรับการเรียงกระแส LED ที่ต่ออนุกรมกับตัวต้านทานคาร์บอน 300Ω 1/2W เพื่อการแยกวงจร รูปที่ 1 เป็นแผนผังวงจรของผลิตภัณฑ์นี้
ในทางทฤษฎีแล้ว นี่เป็นแนวคิดที่สมบูรณ์แบบ แต่กลับมีปัญหาร้ายแรงในการใช้งานจริง หากไม่คำนึงถึงแรงดันกระชาก ในสภาวะปกติ แรงดันระหว่างแหล่งจ่ายไฟหลายช่องสามารถสูงถึง AC400V และค่าทนแรงดันของ IN4007 สามารถสูงถึง 1000V ดูเหมือนว่าได้เลือกใช้ชิ้นส่วนที่ถูกต้องแล้วใช่ไหม? แต่ในความเป็นจริง มักเกิดการลัดวงจรจนชิ้นส่วนระเบิดขึ้นเนื่องจากปัญหาค่าทนแรงดัน ทำให้ผลิตภัณฑ์ทั้งชิ้นต้องถูกทิ้ง แน่นอนว่าไม่อาจปฏิเสธได้ว่าคุณภาพต่ำของชิ้นส่วนและการเสื่อมสภาพของ LED ก็เป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดปัญหานี้เช่นกัน แต่ถึงแม้จะเปลี่ยนไปใช้ LED คุณภาพสูงหรือ LED ที่มีค่าทนแรงดันสูงกว่าแทนของเดิม ปัญหานี้ก็ยังคงอยู่
เมื่อพิจารณาถึงปัญหาคุณภาพเรื่องความล้าก่อนกำหนดภายในระยะประกัน และการมีอยู่ของอัตราผลผลิตตลอดสาย (TPY) ทำให้แทบเป็นไปไม่ได้ที่ชิ้นส่วนจะมี TPY ได้ถึง 100% สำหรับวงจรนี้ จำเป็นต้องใช้หลอด LED สำหรับการเรียงกระแสจำนวน 24 ดวงในวงจรขั้นสูงนี้ โดยมีอัตราการคัดทิ้งอยู่ในช่วง 2.4% ถึง 7.2% แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่มีคุณภาพเช่นนี้ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของลูกค้าได้อย่างเต็มที่ ในความเป็นจริง มีวิธีที่ใช้งานง่ายในการจัดการกับปัญหานี้ เพียงแค่ต่อ IN4007 เพิ่มอีกหนึ่งตัวแบบอนุกรมในแต่ละลูป ปัญหานี้ก็จะถูกจัดการได้อย่างง่ายดาย เนื่องจากในขณะนี้แรงดันไฟของวงจรถูกลดลง 0.7V ซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อเอาต์พุต การเพิ่มต้นทุนเพียงเล็กน้อยทำให้ค่าทนแรงดันเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า และลดการเกิดข้อผิดพลาดลงเหลือ 0.5%
วิธีแก้ปัญหาการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากการทำงานบ่อยครั้งของรีเลย์ขนาดเล็ก
การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากรีเลย์ขนาดเล็กบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เกิดขึ้นเนื่องจากมีการปลดปล่อยอาร์กเมื่อมีการตัดกระแสไฟฟ้าสูง การรบกวนนี้ไม่เพียงแต่ส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของ CPU ทำให้เกิดการรีเซ็ตบ่อยครั้งเท่านั้น แต่ยังทำให้ตัวถอดรหัสและไดรเวอร์สร้างสัญญาณและคำสั่งที่ผิดพลาด ซึ่งนำไปสู่ความคลาดเคลื่อนในการทำงานของชิ้นส่วนด้วย ผลกระทบทั้งหมดนี้จะทำให้เกิดสินค้าที่บกพร่องและอุบัติเหตุ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ สามารถพิจารณาได้สองด้านคือ การเพิ่มความสามารถในการทนต่อสัญญาณรบกวนของ CPU และการลดแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน
1. เพิ่มความสามารถในการป้องกันสัญญาณรบกวนของ CPU ต้องติดตั้ง CPU ที่มีความสามารถในการป้องกันสัญญาณรบกวนสูง การเลือกใช้ CPU ก็จำเป็นต้องผ่านการทดลองและทดสอบเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์ 90C52RC เป็นตัวเลือกที่เหมาะสม รุ่น CPU นี้มีคุณสมบัติทนต่อไฟฟ้าสถิตได้ถึง 20KV และทนต่อพัลส์เร็วและสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าได้ถึง 4KV
2. ลดแหล่งรบกวน
• แอมพลิฟายเออร์ที่ขับเคลื่อนด้วยรีเลย์สามารถลดสัญญาณรบกวนที่เกิดจากแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อคอยล์อยู่ในสภาวะไฟดับ
• วงจรดูดซับ RC ถูกต่อขนานระหว่างหน้าสัมผัสรีเลย์เพื่อให้สามารถดูดซับสัญญาณรบกวนได้อย่างรวดเร็ว
• แผงวงจรเคลือบทองแดง แผงวงจรเคลือบทองแดงมีประโยชน์อย่างมากในการลดสัญญาณรบกวนจากรีเลย์
• ต้องเลือกรีเลย์อย่างระมัดระวัง รีเลย์ที่มีสเปกเดียวกันมักมีตัวเลือกกำลังขดลวดที่แตกต่างกัน หลักการพื้นฐานคือ ยิ่งกำลังขดลวดมากเท่าใด การเปิด–ปิดหน้าสัมผัสของรีเลย์ก็จะยิ่งรวดเร็วมากขึ้น ระยะเวลาการเกิดอาร์กระหว่างหน้าสัมผัสจะสั้นลง และระยะเวลาการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าก็จะสั้นลงด้วย
การปรับปรุงกระบวนการแพดออฟ
ไม่สามารถหลีกเลี่ยงการถอดประกอบหรือการบัดกรีได้เมื่อมีการบำรุงรักษาแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แผงวงจรที่เสื่อมสภาพหรือแผงวงจรที่มีแผ่นรองบัดกรีขนาดเล็กเกินไปมักประสบปัญหาแผ่นรองบัดกรีหลุดลอก และชั้นบัดกรีบนผนังรูผ่านแผ่นหลุดออกเมื่อมีการถอดชิ้นส่วนออกจากแผงวงจร
1. สำหรับกรณีที่แผ่นแพดหลุดออก สามารถใช้แผ่นแพดที่อยู่ใกล้เคียงบนเส้นทางเดียวกันต่อเข้ากับมันด้วยลายทองแดงเส้นสั้น ๆ ซึ่งสามารถเลือกได้ตามระยะทางและปริมาณกระแสที่สามารถรองรับได้ หากเป็นระยะทางสั้น ๆ สามารถใช้ขาพินที่ตัดทิ้งแล้วหรือคอนเน็กเตอร์แบบพินเฮดเดอร์มาบัดกรีเชื่อมต่อได้ ส่วนระยะทางไกลให้ใช้ลวดทองแดงที่มีฉนวนหุ้มด้านนอกในการเชื่อมต่อ เพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรที่เกิดจากการสัมผัสกันระหว่างลายวงจรกับขาของอุปกรณ์อื่น ๆ เมื่อปัญหาแพดหลุดเกิดขึ้นซ้ำ ๆ ในตำแหน่งเดิม สามารถยืนยันได้ว่าการออกแบบ PCB ในบริเวณนี้ไม่มีความเหมาะสม จึงจำเป็นต้องปรับปรุงการออกแบบแพดใหม่ โดยสามารถออกแบบแพดให้เป็นรูปวงรีแบบยาวหรือรูปหยดน้ำภายในพื้นที่ที่ใช้งานได้ และเพิ่มลายทองแดงแบบสั้นและหนาเพื่อเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะของมันต่อวัสดุแผงวงจรพิมพ์.
2. สำหรับปัญหาชั้นบัดกรีหลุดออกจากผนังรูแพด สาเหตุเกิดจากขนาดรูแพดที่เล็กเกินไป เมื่อมีการถอดชิ้นส่วนออกจากแผงวงจร PCB ชั้นบัดกรีบนผนังรูแพดก็จะหลุดออกมาพร้อมกัน ดังนั้นจึงแนะนำว่าในขั้นตอนการออกแบบ ควรกำหนดขนาดรูแพดให้ใหญ่กว่าขาของอุปกรณ์ 0.3 ถึง 0.5 มม. เมื่อชั้นบัดกรีดีบุกบนผนังรูแพดหลุดออกแล้ว สามารถลองใช้วิธีนี้ได้ คือให้ติดตั้งขาของชิ้นส่วนใหม่ก่อน จากนั้นจึงชุบดีบุกให้ชั้นบัดกรีดีบุกหนาขึ้นเล็กน้อย แล้วจึงทำการบัดกรีขา ชั้นบัดกรีดีบุกบนขาของอุปกรณ์จะสามารถเชื่อมติดกับแผ่นแพดบน PCB ได้อย่างง่ายดาย
การเปลี่ยนชิ้นส่วนที่มีความเปราะบาง
ตราบใดที่ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ถูกใช้งานไปเรื่อย ๆ ส่วนประกอบบางส่วนจะเริ่มเปราะบางและจำเป็นต้องเปลี่ยนหรือซ่อมแซม วิธีการบำรุงรักษาส่วนประกอบเหล่านี้โดยทั่วไปคือการบัดกรี ซึ่งใช้เวลามากและส่งผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพการทำงาน จึงมีข้อเสนอให้เพิ่มฐานรองรับให้กับส่วนประกอบที่เปราะบาง หรือเปลี่ยนมาใช้การเชื่อมต่อผ่านปลั๊กหรือแถวขั้วต่อ วิธีนี้ช่วยให้วิศวกรประหยัดเวลาและแรงงานได้อย่างมาก
การออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน ซึ่งต้องการทั้งแบบแปลนการออกแบบและรายละเอียดปลีกย่อย การเพิ่มประสิทธิภาพให้กับทุกรายละเอียดทำให้เกิดการใช้เวลาและการลดต้นทุนในการผลิตแผงวงจรพิมพ์กระบวนการ
พูดคุยเกี่ยวกับโครงการ PCB ของคุณกับ PCBCart และรับบริการตรวจสอบไฟล์ออกแบบ PCB ของคุณฟรี!
เมื่อเลือกใช้ PCBCart เป็นผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ของคุณ เราจะดำเนินการตรวจสอบ DFM ฟรีบนไฟล์ PCB ของคุณก่อนการผลิต หากตรวจพบปัญหา PCB ที่อาจเกิดขึ้นได้ เราจะติดต่อคุณเพื่อแก้ไขร่วมกัน! ขั้นตอนนี้ช่วยรับประกันให้แผงวงจรไฟฟ้าสำเร็จรูปทำงานได้ตรงตามที่คุณออกแบบ! ต้องการใช้ประโยชน์จากการตรวจสอบ DFM ของเราหรือไม่? คลิกปุ่มด้านล่างเพื่อขอใบเสนอราคาราคา PCB ของคุณและส่งคำสั่งซื้อ เราจะติดต่อกลับหาคุณในไม่ช้า!
ขอใบเสนอราคาการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ FR - ไม่มีกำหนดจำนวนสั่งขั้นต่ำ!
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์:
•คู่มือการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ขั้นสูงสุด
•PCBCart ให้บริการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แบบครบวงจร
•นอกจากการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) แล้ว PCBCart ยังให้บริการประกอบแผ่นวงจรพิมพ์แบบเทิร์นคีย์ขั้นสูงด้วย
•ข้อกำหนดไฟล์ออกแบบ PCB สำหรับการขอใบเสนอราคาและการผลิตประกอบ PCB แบบเร่งด่วน
