振动和電(diàn)击如何影响您的 PCB

2021-07-06

振动和電(diàn)击如何影响您的 PCB

有(yǒu)许多(duō)机制会导致 PCB 发生故障，但一些常见的故障可(kě)以追溯到振动和電(diàn)击。振动和電(diàn)击估计约占 PCB 故障的 20%，因為(wèi)它们影响 PCBA 最敏感的部分(fēn)：组件。

使用(yòng)最好的 PCB 设计工具集，设计人员可(kě)以实施一些基本的设计决策，这将有(yǒu)助于确保可(kě)靠性并防止由于振动和電(diàn)击导致的故障。正确的叠层设计、组件选择和过压保护设计等事情将有(yǒu)助于防止故障，并且可(kě)以通过 Altium Designer 轻松实现。以下是 Altium Designer 如何帮助您保护電(diàn)路板组件免受故障的影响。

统一的 PCB 设计应用(yòng)程序，具有(yǒu)供专业使用(yòng)的高级布局功能(néng)。

電(diàn)击、振动、机械冲击和热失控是 PCB 失效的四大原因。在这四个原因中，其中两个估计会导致 PCB 中所有(yǒu)故障的 20%，但如果您拥有(yǒu)一套正确的设计工具，它们很(hěn)容易预防。这两种故障模式如此普遍，这一事实导致制定了许多(duō)管理(lǐ)電(diàn)子设计的行业标准，包括组件级和 PCB 级。

将電(diàn)路板设计為(wèi)由于机械振动和静電(diàn)放電(diàn)而发生故障的可(kě)能(néng)性较低，需要一些简单的组件选择优先级和设计选择。Altium Designer 為(wèi)您提供了為(wèi)您的電(diàn)路板寻找能(néng)够承受電(diàn)击的组件所需的供应链功能(néng)。您还可(kě)以实施一些基本的布局决策，以帮助防止发生静電(diàn)放電(diàn)损坏您的组件。

防止触電(diàn)故障

只要两个带電(diàn)导體(tǐ)之间存在较大的電(diàn)位差，就会由于静電(diàn)放電(diàn)而在 PCB 中发生電(diàn)击。当两个带電(diàn)导體(tǐ)之间的電(diàn)场足够大时，分(fēn)隔导體(tǐ)的電(diàn)介质会分(fēn)解成等离子體(tǐ)，从而允许電(diàn)流在两个导體(tǐ)之间流动。至少，这会产生小(xiǎo)的電(diàn)晕放電(diàn)，而在最坏的情况下，它会导致電(diàn)路板着火和损坏。

在 PCB 中实施放電(diàn)保护的简单方法侧重于電(diàn)路板高低压侧之间的布局以及元件选择。这些包括：

使用(yòng)浪涌抑制元件，如 TVS 二极管或气體(tǐ)放電(diàn)管

带有(yǒu)变压器和光耦合器的低压和高压電(diàn)路之间的隔离

具有(yǒu)供应链可(kě)见性的最佳 PCB 布局工具可(kě)以帮助您在这两个领域取得成功，為(wèi)您提供所需的一切

使用(yòng) Altium 的设计规则和组件进行電(diàn)击保护

Altium Designer 中的规则驱动设计引擎让您可(kě)以在 PCB 中实施有(yǒu)关爬電(diàn)距离和间隙的行业标准，以帮助保护敏感電(diàn)路免受 ESD 和故障的影响。您可(kě)以将行业标准（如 IPC 2221、IEC 62368-1）和特定于应用(yòng)的行业标准定义為(wèi)设计规则，以帮助您始终符合安全要求。您还可(kě)以在完成设计时找到浪涌抑制和電(diàn)路保护所需的组件，而无需使用(yòng)单独的程序来查找组件。

爬電(diàn)距离和電(diàn)气间隙是 IPC 2221 和 IEC 62368-1 标准中的两个重要要求。

TVS 二极管是抑制電(diàn)子電(diàn)路中電(diàn)击和電(diàn)压浪涌的常用(yòng)方法。

您可(kě)以使用(yòng) Altium Designer 中的制造商(shāng)部件搜索面板找到您需要的 ESD 保护组件。您将全面了解電(diàn)子产品供应链。

Altium Designer 中的制造商(shāng)部件搜索面板

确保抗机械振动的可(kě)靠性

机械振动可(kě)以通过两种方式导致電(diàn)路板失效：

振动疲劳可(kě)能(néng)发生在焊点中，特别是在 SMD 元件上的焊球和圆角的顶部

電(diàn)路板本身可(kě)以弯曲和弯曲，导致弯曲區(qū)域内的焊料和元件引線(xiàn)损坏

即使長(cháng)时间内出现少量振动，也会导致元件引線(xiàn)和焊接连接出现振动疲劳和故障。保护焊接连接需要通过牢固的机械固定到外壳并在固定点增加阻尼来抑制振动。Nyloc 螺母会将電(diàn)路板摩擦锁定在其支座上，并有(yǒu)助于保持電(diàn)路板具有(yǒu)摩擦阻尼。

设计您的外壳和安装策略以防止振动故障

Altium Designer 中的 CAD 工具允许将螺母和螺钉等安装组件添加到 PCB 布局中，就像任何其他(tā)组件一样。安装孔也很(hěn)容易设计，并且可(kě)以创建模板来在大型组件上放置多(duō)个安装孔。Altium Designer 的 MCAD 实用(yòng)程序还允许以 3D 方式查看整个電(diàn)路板，包括安装组件，以确保与外壳紧密配合。

電(diàn)路板中的任何安装方式都需要实现，同时防止组件和机械安装之间的干扰。

使用(yòng) 3D MCAD 工具需要所有(yǒu)组件的 STEP 模型，以确保准确的放置和外壳设计。

Altium Designer 中的 MCAD 引擎允许在单个应用(yòng)程序中进行電(diàn)气和机械协同设计，包括流行的 MCAD 应用(yòng)程序（如 SolidWorks）中的外壳设计。

在 Altium Designer 中设计您的机械安装方式以防止振动。

规则驱动的设计工具可(kě)帮助您创建可(kě)靠的 PCB 布局

Altium Designer 是用(yòng)于電(diàn)子设计和布局的理(lǐ)想工具软件包，因為(wèi)它在单个应用(yòng)程序中包含所有(yǒu)必需的设计实用(yòng)程序。可(kě)靠的 PCB 设计和布局所需的一切都包含在 Altium Designer 中。Altium Designer 的强大之处在于其规则驱动的设计环境，它允许您在一个应用(yòng)程序中访问您需要的所有(yǒu)设计工具。当其他(tā)设计平台将您的重要设计工具分(fēn)成不同的程序时，Altium Designer 可(kě)让您保持高效并帮助您设计最可(kě)靠的電(diàn)路板。

在 Altium Designer 中设计最可(kě)靠的電(diàn)路板

Altium Designer 中规则驱动的 PCB 设计引擎专為(wèi)提高生产力和可(kě)靠性而构建。在创建 PCB 布局时可(kě)以检查防止電(diàn)击和振动的重要设计规则，帮助您在制造之前发现错误。一旦您准备好进行生产，您的制造工具将生成项目文(wén)档，而无需外部程序。

当您使用(yòng) Altium Designer 时，保持生产力并确保质量，这是唯一具有(yǒu)适用(yòng)于任何应用(yòng)程序的全套设计工具的 PCB 设计平台。

Altium Designer 的 ECAD/MCAD 引擎可(kě)与行业标准的 PCB 布局和布線(xiàn)工具一起使用(yòng)，以帮助您保持生产力并设计高质量的产品。

当您完成设计并准备与制造商(shāng)分(fēn)享时，您可(kě)以使用(yòng) Altium 365 平台发布和审查您的项目数据，以确保安全性和可(kě)靠性。

Altium Designer 中 LED PCB 的 3D 视图。

当您使用(yòng) Altium Designer 的规则驱动设计引擎时，保护您的電(diàn)路板设计免受振动和電(diàn)击的影响要容易得多(duō)。没有(yǒu)其他(tā)设计应用(yòng)程序在单个应用(yòng)程序中提供完整的设计、共享和设计验证功能(néng)。