今天和幾個(gè)朋友吃飯，席間請(qǐng)朋友們幫助推介我的業(yè)務(wù)，其中有幾位大倒苦水，“現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)危機(jī)呵，可靠性一直就想做，可拿不出錢(qián)來(lái)添置設(shè)備、增加產(chǎn)品的成本啊”，還都是曾經(jīng)有過(guò)機(jī)電技術(shù)經(jīng)歷的人，有感而發(fā)，完成此文，展示給大家看，原來(lái)“可靠性設(shè)計(jì)是可以不花錢(qián)的”。

 

我們有時(shí)候會(huì)遇到一種情況，一塊電路板在機(jī)器上裝著的時(shí)候，機(jī)器工作不正常，拆下來(lái)后，單板工作正常，甚至攤在桌面上工作也是正常的，但裝上就不好好工作，或者在廠子里烤幾天機(jī)也是好的，或者在用戶處前幾個(gè)月也是沒(méi)問(wèn)題的，但就是長(zhǎng)期使用下來(lái)就報(bào)故障，也能初步認(rèn)定可能是虛焊，可到底是在哪里呢，讓人一籌莫展。

 

看下圖電路板的安裝方式，如果電路板的安裝機(jī)殼是開(kāi)模具的，加工誤差較小，這個(gè)問(wèn)題不明顯，如果是鈑金或焊接的，四個(gè)固定柱的加工誤差超過(guò)1mm是很正常的事情，于是就出現(xiàn)了左側(cè)的翹曲，初期沒(méi)事，長(zhǎng)期應(yīng)力下去，表貼器件的焊接力強(qiáng)度又不是很大，就容易出現(xiàn)焊盤(pán)脫落或虛開(kāi)。這個(gè)問(wèn)題的解決也容易，不在一條直線的三點(diǎn)決定一個(gè)平面，那就三點(diǎn)支撐；如果還是四點(diǎn)支撐，支撐柱彈性強(qiáng)一點(diǎn)，用尼龍或橡膠柱，使電路板翹曲沒(méi)有那么大應(yīng)力。
 

 

類似的問(wèn)題在電路板布局上也會(huì)出現(xiàn)，一個(gè)可插拔的插座裝在遠(yuǎn)離固定柱的地方，在插拔的時(shí)候，電路板會(huì)受力，這個(gè)應(yīng)力也會(huì)產(chǎn)生虛焊的情況，解決方法不用多解釋了吧，或者把插拔方向做成平行于電路板的而不是垂直的，或者把插座安裝在固定柱的旁邊，或者查做附近幾厘米內(nèi)只焊接直插器件，不放置表貼焊接器件，或者干脆就不設(shè)插座，把線纜焊在板上引出來(lái)，在漂浮的線上焊可插拔的插頭插座等等。

 

前幾天，我把MSN和QQ的簽名改成了“降額設(shè)計(jì)是提升可靠性的最簡(jiǎn)手段之一”，此言不虛。器件降額也是不增加成本的，舉個(gè)通俗的例子，一個(gè)人最多能背100斤的袋子，我就讓他背100斤走路，常規(guī)情況下肯定沒(méi)問(wèn)題，但是在路燈口，突然來(lái)輛車(chē)，緊急避讓下就會(huì)較慢可能會(huì)出事，前面有片水洼，背個(gè)100斤就蹦不動(dòng)；如果他現(xiàn)在只背50斤，走起來(lái)就很輕松，即使遇到意外情況也會(huì)避讓過(guò)去，水洼也能跳過(guò)去。這就是降額的最通俗解釋，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，就是我們必須要背100斤的話，我就選一個(gè)能背150斤的人來(lái)背，或者讓2個(gè)能背100斤的人分著背。

 

拿個(gè)具體電路舉例來(lái)說(shuō)，1/8W，1%，510K電阻，額定耐壓150V，用于電源系統(tǒng)，實(shí)際耐壓140V，額定耐壓和實(shí)際耐壓很接近了，在啟?；蚶擞康臅r(shí)候，加在電阻上的耐壓可能會(huì)瞬時(shí)超過(guò)150V，按照III級(jí)降額的設(shè)計(jì)方法，電壓的降額因子是0.75，則140V / 0.75 =186V，選擇耐壓>186V的電阻，后來(lái)發(fā)現(xiàn)這個(gè)耐壓比較難選，就采用兩只電阻串聯(lián)，改用兩個(gè)250k左右的電阻串聯(lián)分壓用。另一個(gè)類似的事例，用LM324驅(qū)動(dòng)一小負(fù)載，用2路運(yùn)放驅(qū)動(dòng)一個(gè)負(fù)載，各分擔(dān)1/2的電流。電阻、電容、IC、分立半導(dǎo)體器件、電感、繼電器、開(kāi)關(guān)、光纖器件、微波與聲表面波器件、連接器、導(dǎo)線電纜、保險(xiǎn)絲、晶體、燈泡、斷路器等等均會(huì)涉及到這個(gè)問(wèn)題，只是選擇一個(gè)不同的器件差別，可靠性會(huì)增加很多。

 

在工藝上，接地線纜的焊點(diǎn)大都習(xí)慣加個(gè)熱縮套管，這個(gè)習(xí)慣也挺好，如果是一個(gè)三孔的220V插座，安裝時(shí)，地線在火零線的下面，且不加套管，結(jié)果會(huì)怎么樣？就是火線萬(wàn)一沒(méi)焊好，搭接在地線焊點(diǎn)上的概率會(huì)增大，可能能防范一起觸電事故。

 

機(jī)箱內(nèi)部的電線對(duì)，常見(jiàn)的是一匝匝的線纜散著，去流和回流信號(hào)在兩塊電路板之間形成環(huán)狀，如果附近有大電流的變化而產(chǎn)生磁場(chǎng)，就會(huì)在這個(gè)環(huán)狀線纜上產(chǎn)生感生電流，這個(gè)電流倒是不大，但疊加在一個(gè)弱信號(hào)上、或者疊加在一個(gè)被采樣的模擬信號(hào)上，數(shù)據(jù)失真則在所難免，解決方法簡(jiǎn)單得很，將去流和回流的電線對(duì)擰結(jié)一下，有效減小環(huán)路面積，也可以將內(nèi)部線纜改成帶屏蔽層的也可以，都是舉手之勞而已。

 

以上說(shuō)的是機(jī)械和電路上的，其實(shí)軟件上也有可以做工作的地方，如果一個(gè)單片機(jī)，輸出一個(gè)控制信號(hào)給繼電器，控制一個(gè)電磁閥工作，大電流的沖擊就容易產(chǎn)生輻射和耦合干擾信號(hào)出來(lái)，這個(gè)時(shí)候總線上的信號(hào)容易被串?dāng)_到，如果在輸出大電流信號(hào)的時(shí)候，程序控制上關(guān)閉總線上的數(shù)據(jù)傳輸，就比如知道今天刮大風(fēng)，我們可以先不出門(mén)，這陣風(fēng)過(guò)去再出去。

 

通過(guò)布局可以減少電磁干擾，電磁兼容有三個(gè)要素，干擾源、干擾路徑、敏感電路，利用機(jī)架、空間布局，讓干擾源和敏感電路遠(yuǎn)離一點(diǎn)，尤其是容易引入干擾或輻射干擾信號(hào)的線纜，就會(huì)在沒(méi)有增加任何內(nèi)成本的基礎(chǔ)上，讓干擾降低。

 

我們都知道溫度高會(huì)對(duì)產(chǎn)品可靠穩(wěn)定工作產(chǎn)生較大影響，這也可以通過(guò)布局解決，讓怕熱的器件遠(yuǎn)離熱源，讓熱源的器件在出風(fēng)孔附近，這樣散出的熱量只影響它自己。電路安裝服從空氣流動(dòng)方向，進(jìn)風(fēng)口→放大電路→邏輯電路→敏感電路→集成電路→小功率電阻電路→有發(fā)熱元件電路→出風(fēng)口，構(gòu)成良好散熱通道；發(fā)熱元器件在機(jī)箱上方，熱敏感元器件在機(jī)箱下方，熱源器件緊貼裝在機(jī)箱金屬殼體上散熱等等。

 

不花錢(qián)的可靠性設(shè)計(jì)方法還有挺多，但確實(shí)需要花些腦細(xì)胞，也需要些時(shí)間的積累和實(shí)踐的經(jīng)歷經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，這些倒還好辦，最怕的還是畏難情緒，怕沒(méi)有專業(yè)的人，怕沒(méi)有資深的經(jīng)驗(yàn)和水平，怕沒(méi)有錢(qián)來(lái)做可靠性，怕是沒(méi)用的，我們唯一的選擇就是勇敢地去實(shí)踐，只要努力了，我們就會(huì)有機(jī)會(huì)。如果這個(gè)過(guò)程需要技術(shù)上的幫助，該知道找誰(shuí)吧？