Mögliche Probleme und Lösungen im Prozess des PCB-Designs

Verglichen mit der Entwicklung eines Softwaresystems sind beim Hardwaredesign und seiner Optimierung der Elektronik praktische Probleme wie langer Zeitaufwand und hohe Kosten aufgetreten. Beim eigentlichen Design achten Ingenieure jedoch eher auf die sehr prinzipiellen Probleme, aber was zu dem großen Einfluss auf den Betrieb von Leiterplatten geführt hat, sind nur einige Detailfehler, die wir immer wieder korrigieren müssen. Es ist unmöglich, Leiterplatten perfekt zu erzeugen, aber eine schrittweise Optimierung ist möglich. Dieser Abschnitt listet zunächst einige Probleme beim Schaltungsdesign, bei der Herstellung und Wartung von Leiterplatten auf und stellt dann einige einfach anzuwendende Methoden zur Optimierung kundenspezifischer Leiterplatten bei begrenzten Kosten vor.

Überspannungsschutz der Mehrkanal-Leistungsgleichrichtungs-LED

Nehmen Sie als Beispiel eine öffentliche Stromverteilung in einem Korridor. Um den normalen Betrieb der Schaltung sicherzustellen, wird Mehrkanalleistung verwendet, um das Leistungsmodul, das ein AC-DC-Modul mit den Parametern „Uin=AC85~264V“ ist, mit Strom zu versorgen. IN4007-Gleichrichtungs-LED, die in Reihe mit einem 300Ω1/2W-Kohlewiderstand ist, wird von einem Mehrkanaleingang zur Isolierung verwendet. Abbildung 1 ist das Schaltbild dieses Produkts.

Theoretisch ist es eine perfekte Idee, während es in der tatsächlichen Verwendung ernsthafte Probleme gibt. Ohne Berücksichtigung der Spitzenspannung kann in normalen Situationen die Spannung zwischen der Mehrkanalleistung AC400V erreichen und die Spannungsfestigkeit des IN4007 kann 1000V erreichen. Die richtigen Komponenten werden abgeholt, oder? Tatsache ist jedoch, dass die Kurzschlussexplosion häufig aufgrund des Problems der Spannungsfestigkeit auftritt, was zum Ausschuss des gesamten Produkts führt. Natürlich lässt sich nicht leugnen, dass auch die geringe Qualität der Bauteile und die Alterung der LEDs zum Problem beitragen. Aber auch wenn anstelle der bisherigen hochwertige LEDs oder LEDs mit höherer Spannungsfestigkeit verbaut werden, bleibt das Problem bestehen.

In Anbetracht der Qualitätsprobleme der vorzeitigen Ermüdung innerhalb der Garantie und der Existenz einer Durchsatzausbeute (TPY) ist es für Komponenten nahezu unmöglich, 100 % TPY zu erreichen. Für diese Schaltung sind 24 Gleichrichtungs-LEDs in dieser fortschrittlichen Schaltung mit einer Ausschussrate im Bereich von 2,4 % bis 7,2 % erforderlich. Leiterplatten mit einer solchen Qualität sind niemals in der Lage, die Anforderungen der Kunden vollständig zu erfüllen. Tatsächlich gibt es hier eine einfache Möglichkeit, dieses Problem zu lösen. Solange in jeder Schleife ein weiterer IN4007 in Reihe geschaltet wird, ist dieses Problem leicht zu lösen. Da zu diesem Zeitpunkt die Schaltungsspannung um 0,7 V reduziert wird, hat dies keine Auswirkung auf die Ausgabe. Nur eine geringe Kostensteigerung bringt die doppelten Stehspannungswerte und eine Verringerung der Fehlerhäufigkeit auf 0,5%.

Lösungen für elektromagnetische Störungen durch den häufigen Betrieb von Zwergrelais

Die elektromagnetische Interferenz, die durch die Zwergrelais auf Leiterplatten gebracht wird, da eine Lichtbogenentladung erzeugt wird, wenn sie hohen Strom schneiden. Die Interferenz beeinflusst nicht nur den normalen Betrieb der CPU, was zu häufigem Zurücksetzen führt, sondern führt auch dazu, dass Decoder und Treiber falsche Signale und Anweisungen erzeugen, die auch zu Fehlern bei der Komponentenimplementierung führen. All diese Einflüsse führen zu fehlerhaften Waren und Unfällen. Um dieses Problem zu lösen, können zwei Aspekte betrachtet werden:Erhöhung der Anti-Interferenz-Fähigkeit der CPU und Reduzierung der Störquelle.

1. Erhöhen Sie die Entstörungsfähigkeit der CPU. Es muss eine CPU mit hoher Entstörungsfähigkeit installiert werden. Auch die Auswahl der CPUs braucht Experimente und Tests. Beispielsweise ist 90C52RC SCM eine ideale Wahl. Dieser CPU-Typ verfügt über eine 20-kV-Antistatikfähigkeit und eine 4-KV-Anti-Fast-Pulse- und elektromagnetische Fähigkeit.

2. Reduzieren Sie die Störquelle
• Relaisgesteuerte Verstärker sind in der Lage, die durch die elektromotorische Gegenkraft erzeugten Störungen effektiv zu reduzieren, wenn die Spule ausgefallen ist.
• Der RC-Absorptionskreis ist parallel zwischen die Relaiskontakte geschaltet Rauschstörungen können schnell absorbiert werden.
• Leiterplatten sind kupferkaschiert. Kupferummantelung ist sehr hilfreich bei der Reduzierung der Relaisinterferenz.
• Relais müssen sorgfältig ausgewählt werden. Relais mit der gleichen Spezifikation haben immer eine Auswahl an unterschiedlichen Spulenleistungen. Das Grundprinzip ist, dass je größer die Spulenleistung ist, desto schneller die Relaiskontakt-Ein-Aus-Aktionen werden, je kürzer die Zeit der Lichtbogenentladung zwischen den Kontakten ist, desto kürzer wird die elektromagnetische Interferenzzeit.

Die Verbesserung von Pad Off

Weder Demontage noch Löten kommen bei der Wartung von Leiterplatten nicht umhin. Die alternden Leiterplatten oder Leiterplatten mit zu kleinen Pads zeigen immer das Ablösen des Pads und das Ablösen der Lötschicht an der Plattenlochwand, wenn Komponenten von Leiterplatten demontiert werden.

1. Mit dem Pin-Pad-Off kann das nahe gelegene Pad auf derselben Route mit einer kurzen Leitung verbunden werden, die entsprechend der Entfernung und der Strommenge, die es aufnehmen kann, ausgewählt werden kann. Für die kurze Strecke können die beschnittenen ausrangierten Stifte oder Stiftleisten zum Löten verwendet werden; für die lange strecke können kupferdrähte mit äußerer isolierender schicht zum anschluss verwendet werden, um den durch die verbindung zwischen leitungen und pins anderer komponenten verursachten kurzschluss zu vermeiden. Wenn an dieser Stelle immer ein Pad-Off-Problem auftritt, kann nachgewiesen werden, dass das PCB-Design hier so irrational ist, dass das Design von Pads optimiert werden muss. Pads können innerhalb des nutzbaren Raums in langrunder oder Wassertropfenform gestaltet werden, und es können kurze und dicke kupferbeschichtete Leitungen hinzugefügt werden, um die Absorptionskapazität für PCB-Material zu erhöhen.

2. Was die Lötschicht an der Plattenlochwand betrifft, so liegt der Grund in der geringen Größe des Plattenlochs. Wenn Bauteile von Leiterplatten demontiert werden, kommt die Lötschicht der Lochwand der Platte mit. Daher wird empfohlen, dass die Größe des Pad-Lochs 0,3 bis 0,5 mm größer sein sollte als die der Stifte im Designprozess. Wenn die Lötzinnschicht auf der Padlochwand abgefallen ist, kann dieses Verfahren versucht werden. Pins neuer Bauteile sollten vor dem Verzinnen mit etwas dickerer Lötzinnschicht eingebaut werden. Als nächstes ist das Pin-Löten. Durch die Lötzinnschicht auf dem Pin können die Pads problemlos auf Leiterplatten gelötet werden.

Ersatz anfälliger Komponenten

Solange die elektronischen Komponenten verwendet werden, werden einige Teile anfällig und müssen geändert oder ersetzt werden. Die übliche Methode zur Wartung dieser Komponenten ist das Löten, was zu viel Zeitaufwand führt und die Arbeitseffizienz stark beeinflusst. Es wird empfohlen, an gefährdeten Komponenten Sockel hinzuzufügen oder Verbindungen durch Stecker oder Einsatzreihen herzustellen. Diese Methode hilft Ingenieuren, viel Zeit und Mühe zu sparen.

PCB-Design und -Optimierung ist ein komplizierter Prozess, der sowohl einen Designentwurf als auch triviale Details erfordert. Die Optimierung jedes Details führt zu Zeitaufwand und Kostensenkung im PCB-Fertigungsprozess.

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