解释使用可靠性设计（DfR）原则来优化PCB

解释使用可靠性设计（DfR）原则来优化PCB

在电子产品中，可靠性同样重要，因为它可以保证产品安全、可靠、适销对路，制造企业也不会因退货失败而不知所措。 当您在 PCB 上工作时，可靠性设计 (DfR) 是一个概念，可以通过在实际问题发生之前解决故障点来帮助提高可靠性。

什么是可靠性设计 (DfR)？

DfR 是一种在设计阶段优化产品的系统方法，可确保在制造阶段之前识别并解决可能的故障点。 尽管 DfR 是一个相对较新的概念，但随着越来越多的公司优先生产设计生命周期较短的产品，DfR 的意义变得越来越重要。 为产品填充更多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高。 通过实施DfR，产品可以可靠地贯穿其生命周期。PCB加工和PCB组装厂解释了使用可靠性设计（DfR）原则来优化PCB并在实际问题发生之前解决故障点。

为什么可靠性设计很重要？

DfR 降低了 PCB 发生故障的可能性，尤其是在恶劣环境中。

如果您曾经学习过如何在现场使用设计的一部分，您就会意识到以下事实：通过实验室测试并不能保证设计在部署时的功能。 有许多外部变量可能会暴露在实验室测试中可能遗漏的设计错误中。

这些是设计错误在测试过程中从裂缝中溜走的两种方式的例子：

在某些机器上安装PCB时，PCB会一直受到高温的影响，并可能导致电子设备在其温度极限附近工作。 如果某些组件不能在较高温度下可靠运行，则会损坏整个系统。

温度的频繁变化可能会使 PCB 受到热机械效应的影响。 如果连续暴露在高温和低温循环中，一些焊点可能会破裂。 PCB的散热能力也会加剧这个问题。 热管理或缺乏热管理都会影响使用寿命和PCB正常运行的能力。

为避免此类问题，您需要使用 DfR 原则，因为它有助于防止 PCB 性能和可靠性问题，尤其是作为电磁干扰 (EMI) 源时。 虽然元件可能在实验室环境中发挥其应有的作用，但不能保证它们在嘈杂的电气环境中也能发挥这样的作用。 信号损坏是EMI敏感的标志，一旦进入现场就很难缓解。

让我们讨论如何应用可靠性设计 (DfR) 概念来防止此类问题。

如何在PCB设计中实现可靠性概念设计

选择正确的组件是 DfR 的重要方法

影响PCB可靠性的因素有很多。 有些，例如制造和 PCBA 流程，超出了设计人员的控制范围。 但是，您仍然可以尽力确保设计的可靠性，不需要不断地进行故障排除。

可靠的 PCB 设计注意事项

1.元器件选择

无论是选择单片机还是普通电容，确保data sheet上的内容符合设计要求是非常重要的。 您需要考虑组件的最极端情况，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并产生更多的热量。 这些都是设计中要解决的问题。 如果您想设计在极端环境下运行的 PCB，您可能希望放弃商业级组件并选择其工业级或军用级版本。

2. 电磁干扰缓解

混合信号、RF、模拟和高速信号——如果您的设计与这些术语相关，则应注意 EMI 辐射和敏感性。 事实证明，将高速路由与模拟信号隔离可以防止噪声从一条路由耦合到另一条路由。

确保低阻抗高速信号的返回路径不进入其他元件的地线也很重要。 规划组件的放置，并将模拟、数字和电源模块的接地层分开。 这样做时，避免在 PCB 中形成接地环路，因为它们会发出噪声。

3.热管理

当您使用微控制器和功率 MOSFET 进行设计时，PCB 不可避免地会产生大量热量。 重要的是要知道分配了多少热量以防止组件快速退化。

使用冷却孔是一种潜在的散热方法。 散热孔应布置在发热元件周围； 结合散热器和冷却风扇，它们将使工程师能够避免组件上出现热点。 确保承载大电流的布线以足够的宽度布线也很重要。

借助先进的 PCB 设计软件，可以更轻松地优化 PCB 以实现可靠性 (DfR) 设计。 PCB加工厂讲解了如何利用可靠性设计（DfR）原则优化PCB，在实际问题发生前解决故障点。