使用可靠性设计(DfR)原则优化PCB
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了解什么是可靠性设计(DfR)原则。
理解可靠性设计(DfR)概念的重要性。
学习如何在PCB设计过程中实现DfR原则。
我没有买一辆配备最先进技术的豪华新车，而是继续开那辆可靠的旧车。为什么?因为我看重的是可靠性，而不是最新最炫的型号。在电子技术中,可靠性同样重要因为它能确保产品安全、可靠、适销对路，而且制造公司不会因为失败的退货而不堪重负。当你在电路板上工作时，可靠性设计(DfR)是一个通过在故障点成为现实问题之前解决故障点来帮助提高可靠性的概念。
什么是可靠性设计(DfR)?
DfR是在设计阶段优化产品的系统方法，以确保在制造阶段之前识别和解决可能的故障点。虽然DfR是一个相对较新的概念，但随着企业越来越重视生产具有较短设计生命周期的产品，它的影响正变得越来越重要。在产品中塞入更多的功能会增加失败的风险，而公众对质量的期望比以往任何时候都要高。通过将DfR付诸实践，产品可以可靠地运行整个生命周期。
为什么可靠性设计很重要?
DfR降低了PCB故障的几率，特别是在恶劣的环境中。
如果您曾经看到过您的设计是如何在现场使用的，您就会认识到这样一个事实:通过实验室测试并不能保证设计在部署时的功能。有许多外部变量可以暴露在实验室测试期间可能错过的设计错误。
以下是测试过程中可能出现的设计缺陷的两个例子:
PCB安装在某些机器上时，将持续承受高温，并可能推动电子设备接近其温度极限。如果某些组件在高温下不能可靠地工作，整个系统将受到损害。
温度的频繁变化可能使印刷电路板热机的影响．如果连续暴露在高温和低温循环下，一些焊点可能会开裂。PCB散热的能力也会加剧这个问题。热管理或缺乏热管理会影响寿命和PCB正常工作的能力。
为了防止这些类型的问题，您将希望使用DfR原理作为一种常见的实践，因为它有助于防止pcb的性能和可靠性问题，特别是作为一个来源电磁干扰(EMI)．虽然组件在实验室设置中可能会表现得像他们应该做的那样，但他们不能保证在相当嘈杂的电气环境中这样做。损坏信号的实例是EMI易感性的迹象，一旦在现场就很难缓解。
让我们讨论如何应用可靠性设计(DfR)概念来防止这类问题。
如何在PCB设计中实现可靠性设计理念
选择正确的组件是一项重要的DfR实践
影响PCB可靠性的因素有很多。有些，像捏造和的加工过程，都超出了设计师的控制范围。但是，您仍然可以确保您的设计是可靠的，并且不需要经常排除故障。
可靠PCB设计的注意事项
1.组件选择
无论你选择的是单片机或普通电容器，重要的是要确保数据表上的说明与设计要求相匹配。您需要考虑组件的最极端场景，因为这通常是发生故障的地方。
例如，以最大速度运行的微控制器比以最小容量运行的微控制器消耗更多的功率和产生更多的热量。这些都是需要在设计中解决的问题。如果你正在设计一个在极端环境下运行的PCB，你可能想要放弃商业级别的组件，而使用它们的工业或军用级别的版本。
2.EMI缓解
混合信号、射频、模拟和高速信号——如果您的设计涉及到这些术语，那么您应该注意EMI辐射和易感性。将高速迹线与模拟信号分开之类的技巧已被证明可以防止从一条迹线到另一条迹线的噪声耦合。
确保高速信号具有低阻抗也是至关重要的返回路径它不遍历其他组件的地。规划器件的摆放位置，将模拟模块、数字模块和电源模块的接地平面分开。在这样做的时候，避免拥有地面循环在PCB中，因为它们会辐射噪声。
3.热管理
当你在设计微控制器和电源时场效电晶体， PCB不可避免地会产生大量的热量。重要的是要知道热量如何扩散，以避免快速组件变性。
使用热通过是一种潜在的散热方法。热通孔应放置在发热部件周围;加上散热器和冷却风扇，工程师可以避免在部件上建立热点。同样重要的是要确保携带大电流的走线具有足够的宽度。
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