Moderný návrhový softvér pre návrh dosiek plošných spojov umožňuje dizajnérom pomerne rýchlo a ľahko navrhnúť dosky plošných spojov. Softvér poskytuje slobodu byť kreatívny, ale niekedy to nie je dobré a je to tak povediac na škodu. Dizajnéri plošných spojov môžu robiť chyby v podobe nedbanlivého dizajnu, ktoré nemajú vplyv na funkčnosť produktu, ale môžu mať vplyv na konečnú montáž, ladenie kvôli nejasnostiam, ktoré tieto nedbalé chyby produkujú. Tento článok sa venuje niektorým základným chybám v nedbanlivom dizajne DPS a spôsobom, ako sa im vyhnúť.

Referenčné označenie pod padmi

Referenčné označovače umiestnené na medi sa zobrazujú v softvéri na rozloženie PCB, ale nie na fyzickej PCB. Ak sú vaše referenčné označenia umiestnené na podložkách v rozložení, budú chýbať, keď dostanete dosku plošných spojov, a umiestnenie komponentov bude ťažké. Na obrázku nižšie nebude referenčné označenie R1 vytlačené úplne na PCB. "1" bude orezané. Referenčné označenie pre R2 je umiestnené správne.

Referenčné označenie pod púzdrom komponentu

Ak pod komponent umiestnite referenčný identifikátor, je možné, že ho budete môcť umiestniť vy alebo váš zmluvný výrobca, ale bude ťažké ho nájsť na PCB, ak budete musieť komponent opraviť alebo odladiť. Na obrázku nižšie bude referenčné označenie U1 skryté po umiestnení U1 na PCB. Referenčné označenie pre U2 bude zreteľne viditeľné po umiestnení U2.

Referenčné označenie nie je jednoznačne priradené komponentom

Umiestnite referenčné označenie čo najbližšie k ich komponentom. Umiestnite referenčné označenie tak, aby bolo zrejmé, ku ktorým komponentom patria. Ak to neurobíte, bude ťažké umiestniť správne komponenty na správne miesto. To je dôležité pre montáž a ladenie. Na obrázku nižšie nie je jasné, ktorý rezistor je R1 a ktorý je R2.

Referenčné označovacie prvky malým písmom

Použite písmo na označenie odkazu, ktoré je dostatočne veľké na to, aby sa dalo ľahko čítať. Autor mal úspech v prípade fontov, ktoré sú minimálne 0,060 ”vysoké a 0,050” široké. Tento tip nezískava obraz, pretože referenčné značkovače akejkoľvek veľkosti môžu na veľkom monitore s vysokým rozlíšením vyzerať dobre, najmä ak máte zväčšenie.

Komponenty blízko seba s nejednoznačnými referenčnými označovačmi

Súčiastky umiestnené vedľa seba, kde referenčné označenia jasne neoznačujú, na ktoré súčasti pôjdu podložky, môžu mať za následok množstvo problémov vrátane nesprávnych súčastí umiestnených na nesprávnych podložkách alebo súčastí umiestnených spôsobom, ktorý nebol určený ktorý zavádza skraty alebo otvorené obvody. Autor videl rozloženie s touto chybou, ako je znázornené na obrázku nižšie. Niektoré PCB vyrobené s týmto usporiadaním boli zostavené správne s rezistormi umiestnenými vodorovne. Ostatné PCB boli nesprávne zostavené s rezistormi umiestnenými zvisle. Toto nesprávne umiestnenie dielov spôsobilo, že dosky plošných spojov nefungovali. Tomuto problému sa dá vyhnúť pomocou stôp s obrysmi okolo komponentov.

Referenčné označovače s náhodnou orientáciou

Referenčné označenie na PCB by malo smerovať jedným alebo najviac dvoma smermi. Náhodne orientované referenčné značky sťažujú montáž a ladenie, pretože komponenty sa hľadajú ťažšie. Komponenty vľavo majú referenčné označenie umiestnené správne. Komponenty vpravo majú referenčné označenie s rôznou orientáciou, čo je zlé.

Nie je označený pin 1 na integrovaných obvodoch

Integrované obvody by mali mať zreteľný indikátor, napríklad bodku alebo hviezdičku, vedľa pinu 1, aby sa zabezpečilo správne osadenie integrovaného obvodu. Nesprávne osadené integrované obvody sa poškodia alebo zničia. Ladenie bude jednoduchšie, ak indikátor pin 1 nebude skrytý pod integrovaným obvodom, keď je integrovaný obvod na doske plošných spojov. Na obrázku nižšie bude U1 ťažké umiestniť správne. Upozorňujem, že čísla pinov, ktoré vidíte na obrázku, nebudú na PCB. U2 bude umiestnený správne, pretože pin 1 je zreteľne označený (štvorcový pin).

Polarita nie je označená

Niektoré dvojpólové komponenty ako LED a elektrolytické kondenzátory sú polarizované. Nesprávne osadenie polarizovaných komponentov môže spôsobiť poruchu obvodu alebo zničenie komponentov. LED diódy fungujú sprábne iba vtedy, ak sú správne osadené. Ak sú LED diódy osadené opačne, nebudú plniť svoju funkciu a môžu sa dokonca poškodiť pri poklese napätia. Elektrolytické kondenzátory explodujú, ak sú osadené opačne. Sledujte označenia, ktoré označujú polaritu komponentu. Značky polarity by nemali byť skryté pod komponentom. Na obrázku nižšie nie je označenie C1 správne, pretože značka polarity bude po osadení komponentu zakrytá komponentom. Označenie C2 je správne, pretože značka polarity bude viditeľná, aj keď je kondenzátor osadený na PCB.

Umiestnenie komponentov príliš blízko pri sebe

Umiestnenie komponentov príliš blízko pri sebe môže spôsobiť problémy, ako sú spájkovacie mostíky - skraty. Ak sú komponenty príliš blízko, môže byť ťažké niektoré merania pomocou osciloskopu alebo multimetra, pretože sonda môže skratovať viac komponentov naraz. Prílišne "tesné" umiestnenie komponentov môže tiež sťažiť ich výmenu v prípade zlyhania niektorého z nich. Najlepšie to vidno priamo na PCB, pretože rozteč komponentov môže na veľkom monitore vyzerať dobre.

Nepoužívanie tepelného odľahčenia

Na uľahčenie spájkovania použite tepelný reliéf na pinoch komponentov. Možno vás bude lákať nepoužiť na zníženie elektrického a tepelného odporu tepelný reliéf, ale nepoužitie tepelného reliéfu môže samotné spájkovanie veľmi sťažiť, najmä ak je pad komponentu pripojený k širokému spoju alebo medenej výplni. Široké spoje a medené výplne fungujú aj ako chladiče, ktoré môžu znížiť zahrievanie padu pri spájkovaní, ak sa nepoužíva správne tepelné odľahčenie. Na obrázku nižšie nie je na source pine Q1 žiadny tepelný reliéf. Tento MOSFET môže byť preto ťažké ho spájkovať a odspájkovať. Naopak source pin Q2 je tepelne správne odľahčený. Tento MOSFET sa bude dať preto ľahko spájkovať a odspájkovať v prípade jeho zlyhania. Dizajnéri plošných spojov môžu meniť množstvo tepelného reliéfu tak, aby riadili elektrický a tepelný odpor spojenia. Napríklad návrhár dosiek plošných spojov by mohol položiť stopy na pin source Q2, aby zvýšil množstvo medi spájajúcej zdroj s uzemňovacím uzlom.

Nedostatočná šírka pre energetické spoje

Pokiaľ bude cez PCB pretekať viac ako zhruba 500 mA, potom minimálna povolená šírka spoja pravdepodobne nebude dostačujúca. Šírka požadovanej stopy závisí od niekoľkých vecí, vrátane toho, či je stopa na vnútornej alebo vonkajšej vrstve, a od hrúbky stopy (alebo od hmotnosti medi). Pre rovnakú hrúbku môže vonkajšia vrstva prenášať viac prúdu pri rovnakej šírke ako vnútorná stopa, pretože vonkajšie stopy majú lepšie prúdenie vzduchu, čo umožňuje lepší odvod tepla. Hrúbka závisí od toho, koľko medi sa na túto vrstvu použije. Väčšina výrobcov dosiek plošných spojov vám umožňuje výber z rôznych hmotností medi od 0,5 oz do asi 2,5 oz. Ak je to preferované, môžete hmotnosť medi previesť na meranie hrúbky, ako je napríklad mil. Pri výpočte schopnosti prenášať prúd stopy PCB musíte určiť prípustný nárast teploty pre túto stopu. Všeobecne je zvýšenie teploty o 10 °C bezpečnou voľbou, ale ak potrebujete viac stlačiť šírku stopy, môžete použiť povolené zvýšenie teploty o 20 °C alebo vyššie.

Poznajte obmedzenia výrobcu PCB a vaše obmedzenia

Vždy si overte technické obmedzenie výrobcu PCB, nakoľko sa môže veľmi ľahko stať, že aj tá najlepšie navrhnutá PCB môže vinou liitácie výrobcu skončiť v koši. Ak si spájkujete dosky sami, najľahšie sa spájkujú púzdra s nožičkami, najmä ak nie je medzi nimi príliš malá rozteč.

Záver

Tento článok sa venoval niektorým návrhovým problémom pri rozložení komponentov na PCB, ktoré môžu spôsobiť problémy s montážou a ladením. Nezabudnite starostlivo umiestniť referenčné značky, používať dostatočné šírky stopy s polaritou a značkami pre pin 1, používajte dostatočné tepelné odľahčenie a pri navrhu vždy zohľadnite výrobné obmedzenia. Dodržiavanie týchto osvedčených postupov pri navrhovaní vám uľahčí montáž, zvýši spoľahlivosť a uľahčí ladenie. A v neposlednom rade všetky tieto pravidlá šetria váš čas a vaše peniaze.