振動(dòng)和電擊如何影響您的 PCB

2021-07-06

振動(dòng)和電擊如何影響您的 PCB

有許多機制會(huì )導致 PCB 發(fā)生故障，但一些常見(jiàn)的故障可以追溯到振動(dòng)和電擊。振動(dòng)和電擊估計約占 PCB 故障的 20%，因為它們影響 PCBA 最敏感的部分：組件。

使用最好的 PCB 設計工具集，設計人員可以實(shí)施一些基本的設計決策，這將有助于確?？煽啃圆⒎乐褂捎谡駝?dòng)和電擊導致的故障。正確的疊層設計、組件選擇和過(guò)壓保護設計等事情將有助于防止故障，并且可以通過(guò) Altium Designer 輕松實(shí)現。以下是 Altium Designer 如何幫助您保護電路板組件免受故障的影響。

統一的 PCB 設計應用程序，具有供專(zhuān)業(yè)使用的高級布局功能。

電擊、振動(dòng)、機械沖擊和熱失控是 PCB 失效的四大原因。在這四個(gè)原因中，其中兩個(gè)估計會(huì )導致 PCB 中所有故障的 20%，但如果您擁有一套正確的設計工具，它們很容易預防。這兩種故障模式如此普遍，這一事實(shí)導致制定了許多管理電子設計的行業(yè)標準，包括組件級和 PCB 級。

將電路板設計為由于機械振動(dòng)和靜電放電而發(fā)生故障的可能性較低，需要一些簡(jiǎn)單的組件選擇優(yōu)先級和設計選擇。Altium Designer 為您提供了為您的電路板尋找能夠承受電擊的組件所需的供應鏈功能。您還可以實(shí)施一些基本的布局決策，以幫助防止發(fā)生靜電放電損壞您的組件。

防止觸電故障

只要兩個(gè)帶電導體之間存在較大的電位差，就會(huì )由于靜電放電而在 PCB 中發(fā)生電擊。當兩個(gè)帶電導體之間的電場(chǎng)足夠大時(shí)，分隔導體的電介質(zhì)會(huì )分解成等離子體，從而允許電流在兩個(gè)導體之間流動(dòng)。至少，這會(huì )產(chǎn)生小的電暈放電，而在最壞的情況下，它會(huì )導致電路板著(zhù)火和損壞。

在 PCB 中實(shí)施放電保護的簡(jiǎn)單方法側重于電路板高低壓側之間的布局以及元件選擇。這些包括：

使用浪涌抑制元件，如 TVS 二極管或氣體放電管

帶有變壓器和光耦合器的低壓和高壓電路之間的隔離

具有供應鏈可見(jiàn)性的最佳 PCB 布局工具可以幫助您在這兩個(gè)領(lǐng)域取得成功，為您提供所需的一切

使用 Altium 的設計規則和組件進(jìn)行電擊保護

Altium Designer 中的規則驅動(dòng)設計引擎讓您可以在 PCB 中實(shí)施有關(guān)爬電距離和間隙的行業(yè)標準，以幫助保護敏感電路免受 ESD 和故障的影響。您可以將行業(yè)標準（如 IPC 2221、IEC 62368-1）和特定于應用的行業(yè)標準定義為設計規則，以幫助您始終符合安全要求。您還可以在完成設計時(shí)找到浪涌抑制和電路保護所需的組件，而無(wú)需使用單獨的程序來(lái)查找組件。

爬電距離和電氣間隙是 IPC 2221 和 IEC 62368-1 標準中的兩個(gè)重要要求。

TVS 二極管是抑制電子電路中電擊和電壓浪涌的常用方法。

您可以使用 Altium Designer 中的制造商部件搜索面板找到您需要的 ESD 保護組件。您將全面了解電子產(chǎn)品供應鏈。

Altium Designer 中的制造商部件搜索面板

確?？箼C械振動(dòng)的可靠性

機械振動(dòng)可以通過(guò)兩種方式導致電路板失效：

振動(dòng)疲勞可能發(fā)生在焊點(diǎn)中，特別是在 SMD 元件上的焊球和圓角的頂部

電路板本身可以彎曲和彎曲，導致彎曲區域內的焊料和元件引線(xiàn)損壞

即使長(cháng)時(shí)間內出現少量振動(dòng)，也會(huì )導致元件引線(xiàn)和焊接連接出現振動(dòng)疲勞和故障。保護焊接連接需要通過(guò)牢固的機械固定到外殼并在固定點(diǎn)增加阻尼來(lái)抑制振動(dòng)。Nyloc 螺母會(huì )將電路板摩擦鎖定在其支座上，并有助于保持電路板具有摩擦阻尼。

設計您的外殼和安裝策略以防止振動(dòng)故障

Altium Designer 中的 CAD 工具允許將螺母和螺釘等安裝組件添加到 PCB 布局中，就像任何其他組件一樣。安裝孔也很容易設計，并且可以創(chuàng )建模板來(lái)在大型組件上放置多個(gè)安裝孔。Altium Designer 的 MCAD 實(shí)用程序還允許以 3D 方式查看整個(gè)電路板，包括安裝組件，以確保與外殼緊密配合。

電路板中的任何安裝方式都需要實(shí)現，同時(shí)防止組件和機械安裝之間的干擾。

使用 3D MCAD 工具需要所有組件的 STEP 模型，以確保準確的放置和外殼設計。

Altium Designer 中的 MCAD 引擎允許在單個(gè)應用程序中進(jìn)行電氣和機械協(xié)同設計，包括流行的 MCAD 應用程序（如 SolidWorks）中的外殼設計。

在 Altium Designer 中設計您的機械安裝方式以防止振動(dòng)。

規則驅動(dòng)的設計工具可幫助您創(chuàng )建可靠的 PCB 布局

Altium Designer 是用于電子設計和布局的理想工具軟件包，因為它在單個(gè)應用程序中包含所有必需的設計實(shí)用程序?？煽康?span> PCB 設計和布局所需的一切都包含在 Altium Designer 中。Altium Designer 的強大之處在于其規則驅動(dòng)的設計環(huán)境，它允許您在一個(gè)應用程序中訪(fǎng)問(wèn)您需要的所有設計工具。當其他設計平臺將您的重要設計工具分成不同的程序時(shí)，Altium Designer 可讓您保持高效并幫助您設計最可靠的電路板。

在 Altium Designer 中設計最可靠的電路板

Altium Designer 中規則驅動(dòng)的 PCB 設計引擎專(zhuān)為提高生產(chǎn)力和可靠性而構建。在創(chuàng )建 PCB 布局時(shí)可以檢查防止電擊和振動(dòng)的重要設計規則，幫助您在制造之前發(fā)現錯誤。一旦您準備好進(jìn)行生產(chǎn)，您的制造工具將生成項目文檔，而無(wú)需外部程序。

當您使用 Altium Designer 時(shí)，保持生產(chǎn)力并確保質(zhì)量，這是唯一具有適用于任何應用程序的全套設計工具的 PCB 設計平臺。

Altium Designer 的 ECAD/MCAD 引擎可與行業(yè)標準的 PCB 布局和布線(xiàn)工具一起使用，以幫助您保持生產(chǎn)力并設計高質(zhì)量的產(chǎn)品。

當您完成設計并準備與制造商分享時(shí)，您可以使用 Altium 365 平臺發(fā)布和審查您的項目數據，以確保安全性和可靠性。

Altium Designer 中 LED PCB 的 3D 視圖。

當您使用 Altium Designer 的規則驅動(dòng)設計引擎時(shí)，保護您的電路板設計免受振動(dòng)和電擊的影響要容易得多。沒(méi)有其他設計應用程序在單個(gè)應用程序中提供完整的設計、共享和設計驗證功能。