مبادئ تخطيط مكونات ثنائي الفينيل متعدد الكلور
في تصميم تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور, فإن وضع المكونات أمر بالغ الأهمية. فهو يؤثر على مدى أناقة شكل اللوحة وطول وعدد الآثار المطبوعة. كما أنه يؤثر على الموثوقية الإجمالية للجهاز. فيما يلي العديد من القواعد الأساسية التي يجب أن يتبعها وضع مكونات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
توزيع متساوٍ ومتسق
ضع المكونات بحيث تكون موزعة بالتساوي على اللوحة بأكملها. حافظ على اتساق الكثافة والتباعد. لا تدع المكونات تملأ اللوحة بالكامل. اترك بعض المساحة حول حواف اللوحة. يعتمد حجم الهامش الفارغ على مساحة اللوحة وكيفية تثبيت اللوحة في المنتج. يجب أن تكون المكونات التي توضع على حافة اللوحة مباشرةً على حافة اللوحة على بعد 3 مم على الأقل من حافة اللوحة. في الأدوات الإلكترونية، من الشائع ترك مساحة من 5 إلى 10 مم على طول كل حافة.
بشكل عام، ضع المكونات على جانب واحد من ثنائي الفينيل متعدد الكلور عندما تستطيع. يجب أن يستخدم كل سلك من أسلاك المكونات لوحة لحام خاصة به.
عدم التداخل والخلوص الكافي
يجب ألا تتداخل المكونات من الأعلى إلى الأسفل بطريقة تتسبب في حدوث تقاطع. احتفظ بفجوة كافية بين المكونات المتجاورة. يجب ألا تكون الفجوة صغيرة جداً لتجنب التلامس الجسدي. إذا كان هناك فرق جهد كبير بين مكونين متجاورين، حافظ على مسافة آمنة بينهما. في البيئات العادية، تبلغ فجوة الهواء الآمنة حوالي 200 فولت لكل مم. وهذا يعني، إذا كنت تتوقع اختلافات عالية في الجهد، فقم بزيادة التباعد.
ارتفاع التركيب المنخفض
اجعل ارتفاع تركيب المكونات منخفضًا قدر الإمكان. يجب ألا يزيد ارتفاع سلك المكوّن عن حوالي 5 مم فوق اللوحة. إذا كانت الأجزاء طويلة جداً، فإنها تقاوم الاهتزازات والصدمات بشكل سيء. يمكن أن تميل الأجزاء الطويلة أو تسقط أو تلامس المكونات المجاورة. وهذا يقلل من الموثوقية.
اتجاه المحور وانتظامه
حدد اتجاهات محور المكونات وفقًا لكيفية وضع ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتثبيته في المنتج النهائي. بالنسبة للمصفوفات المنتظمة للمكونات، قم بمحاذاة محور الأجزاء الكبيرة بحيث تقف في وضع مستقيم بالنسبة للمنتج. هذا يحسن الثبات الميكانيكي على اللوحة. تساعد محاذاة المحاور في الحفاظ على ثبات الأجزاء تحت الاهتزاز.
تباعد الوسادة وانحناءات الرصاص
يجب أن تكون الوسادات على طرفي المكوّن أعرض قليلاً من طول الجسم المحوري للمكوّن. عند ثني الأسلاك، لا تنحني عند الجذر مباشرة. اترك بعض طول السلك المستقيم قبل الثني - 2 مم على الأقل - لتجنب إتلاف الجسم. هذا يقلل من الضغط على سلك المكوّن ومفصل اللحام.
كيف يتم تركيب المكونات وتثبيتها على ثنائي الفينيل متعدد الكلور
يوجد نمطين رئيسيين لتركيب المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور: عمودي (عمودي) وأفقي (مستلقٍ). أفقي يعني أن محور المكون موازٍ لسطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور. عمودي يعني أن المحور عمودي. لكلتا الطريقتين إيجابيات وسلبيات. استخدمهما بمرونة عند التصميم. يمكنك استخدام نمط واحد أو مزيج من الاثنين معاً. تأكد من أن الدارة تقاوم الاهتزاز، وأن تكون سهلة الصيانة، وأن يكون تخطيط المكونات متساويًا. سيساعد ذلك أيضًا عند توجيه الآثار.
التركيب الرأسي (العمودي)
تأخذ المكونات المركبة عمودياً مساحة أقل من اللوحة. يمكنك تركيب أجزاء أكثر لكل وحدة مساحة. وهذا أمر جيد لتصميمات المنتجات الكثيفة مثل أجهزة الراديو المحمولة وأجهزة السمع. تستخدم العديد من الأجهزة المحمولة الصغيرة التركيب الرأسي.
ومع ذلك، يجب أن تكون الأجزاء الرأسية صغيرة وخفيفة. الأجزاء الكبيرة أو الثقيلة ليست مناسبة للتركيب الرأسي. الأجزاء الثقيلة تقلل من القوة الميكانيكية وتقلل من مقاومة الاهتزاز. قد تميل أو تسقط وتلمس أجزاء أخرى، مما يسبب مشاكل في الموثوقية.
التركيب الأفقي (الاستلقاء)
التركيب الأفقي يعطي ثباتاً ميكانيكياً أفضل. يجعل اللوحة تبدو أكثر أناقة. يعمل التركيب الأفقي على زيادة امتداد المكوّن بين وسادات اللحام، مما يسهّل توجيه الأثر بين نقطتي اللحام. وهذا مفيد لتخطيط الأثر. يفضل التركيب الأفقي بشكل عام عندما يكون الثبات الميكانيكي وسهولة التوجيه مهمين.
تنسيقات ترتيب مكونات ثنائي الفينيل متعدد الكلور
يجب وضع المكونات بشكل متساوٍ ومرتب ومضغوط على اللوحة. حاول تقليل وتقصير الوصلات البينية بين وحدات الدائرة وبين المكونات الفردية. يوجد تنسيقان رئيسيان للتخطيط على لوحة PCB: الوضع غير المنتظم والوضع المنتظم. يمكنك استخدام أحدهما بمفرده أو كليهما معاً.
وضع غير منتظم
في الموضع غير المنتظم، لا تتم محاذاة محاور المكوّنات ولا تتبع مواضعها أي قاعدة صارمة. يبدو هذا غير منظم، ولكنه يحرر اتجاه المكوّن وموضعه. هذه الحرية غالبًا ما تجعل تخطيط التتبع أسهل. ويمكنه تقصير أو تقليل الوصلات البينية، مما يقلل إلى حد كبير من إجمالي طول التتبع. تقلل الآثار الأقصر من المعلمات الطفيلية وتساعد على تقليل التداخل. الموضع غير المنتظم مفيد جداً للدارات عالية التردد. وغالباً ما يستخدم مع المكونات المركبة عمودياً.
التنسيب العادي
يعمل الموضع المنتظم على محاذاة محاور المكونات بحيث تكون متوازية أو متعامدة مع حواف اللوحة. باستثناء الأجزاء عالية التردد، يجب أن تحاول معظم المنتجات الإلكترونية وضع المكونات إما متوازية أو متعامدة. هذا صحيح بشكل خاص عندما يتم تركيب المكونات أفقياً. يعمل الوضع المنتظم على تحسين مظهر اللوحة ويجعل التجميع واللحام وتصحيح الأخطاء أسهل. كما أنه أسهل للإنتاج والصيانة.
الموضع المنتظم مثالي للدوائر ذات التردد المنخفض مع أنواع مكونات معتدلة ولكن بكميات كبيرة. تستخدم العديد من الأدوات هذا الشكل. لكن الموضع المنتظم يضع قيودًا على الموضع والاتجاه. قد يصبح توجيه التتبع أكثر تعقيداً، وقد يزداد طول التتبع الكلي نتيجة لذلك.
تحديد موضع وسادات المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور
يجب أن يشغل كل سلك من المكونات وسادة لحام على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يعتمد موضع الوسادة على حجم المكون وكيفية تثبيته. بالنسبة للتركيب الرأسي أو الموضع غير المنتظم، يمكن أن يكون موضع الوسادة أقل تقييدًا بحجم المكوّن وتباعده. بالنسبة للموضع المنتظم، يجب أن تتبع مواضع الوسادة والمسافات بينها معايير معينة.
في أي طريقة، يجب ألا يكون مركز اللوحة (أي مركز الثقب المطلي) قريبًا جدًا من حافة اللوحة. المسافة النموذجية هي 2.5 مم أو أكثر. يجب أن يكون مركز الوسادة على الأقل أكبر من سمك اللوحة بعيدًا عن الحافة.
يجب أن تقع مواضع الوسادة بشكل مثالي على شبكة إحداثيات قياسية.
في معيار IEC, فإن درجة الشبكة الأساسية هي 2.54 مم (المعيار المحلي هو 2.5 مم). وتشمل درجات الشبكة الفرعية 1.27 مم أو 0.635 مل (1.25 مم أو 0.625 مل). معايير الشبكة هذه مهمة عند استخدام التصميم بمساعدة الكمبيوتر أو الحفر التلقائي أو وضع المكونات واللحام التلقائي. أما بالنسبة للحفر اليدوي، وبصرف النظر عن تباعد مسامير الدارات المتكاملة المزدوجة في الخط، يمكنك تخفيف الالتزام الصارم بالشبكة. ومع ذلك، يجب أن تحافظ مواضع اللوحة على أن تكون المكونات مرتبة ومتسقة. بالنسبة للأجزاء ذات الأحجام المتشابهة، حاول الحفاظ على تباعد الوسادة بشكل موحد. يجب ألا تقل المسافة المركزية للوسادة عن سمك اللوحة. هذا يحافظ على الأشياء مرتبة ويجعل التجميع وثني الرصاص أسهل.
بالطبع، الدقة أمر نسبي. بالنسبة للحالات الخاصة استخدم الحكم.
العوامل التي تؤثر على تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور
تؤثر العديد من العوامل على التخطيط الجيد لثنائي الفينيل متعدد الكلور. نغطي هنا أهم هذه العوامل.
اتجاه تدفق الإشارة
عند ترتيب وحدات الدائرة على اللوحة، قسّم الدائرة بأكملها حسب الوظيفة. ضع الوحدات الوظيفية بترتيب تدفق الإشارة. هذا يجعل التخطيط ملائمًا لمسارات الإشارة. حاول الحفاظ على اتساق اتجاهات الإشارة. في معظم الحالات رتب تدفق الإشارة من اليسار إلى اليمين (المدخلات على اليسار، والمخرجات على اليمين) أو من أعلى إلى أسفل (المدخلات في الأعلى، والمخرجات في الأسفل).
ضع المكونات التي تتصل مباشرة بموصلات الإدخال والإخراج بالقرب من تلك الموصلات. قم بالتخطيط حول الجهاز الأساسي لكل كتلة وظيفية. على سبيل المثال، استخدم ترانزستور أو IC كنواة ثم ضع المكونات ذات الصلة حوله. ضع في اعتبارك شكل الجزء وحجمه وقطبيته وعدد المسامير. اضبط الموضع والاتجاه لتقصير الأسلاك.
موقع المكونات الخاصة
يمكن أن يأتي التداخل في المعدات الإلكترونية من العديد من المصادر: الكهربائية والمغناطيسية والحرارية والميكانيكية. عند تصميم تخطيط اللوحة، قم أولاً بتحليل مخطط الدائرة الكهربائية. حدد المكونات الخاصة أولاً، ثم ضع الأجزاء الأخرى. بهذه الطريقة تتجنب التداخل وتتخذ خطوات لتقليله قدر الإمكان.
المكونات الخاصة هي تلك التي تؤثر على الجهاز كهربائيًا أو مغناطيسيًا أو حراريًا أو ميكانيكيًا. وقد تكون أيضاً الأجزاء التي يجب تثبيتها في أماكن معينة بسبب متطلبات التشغيل.
منع التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)
يحدث التداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي (EMI) غالباً في المعدات العاملة. وتشمل الأسباب الموجات الكهرومغناطيسية الخارجية وسوء التوجيه أو سوء وضع المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يمكن تجنب العديد من مشاكل التداخل في مرحلة التخطيط. إذا تجاهلت ذلك في وقت مبكر، فقد يفشل التصميم.
فصل أو حماية الأجزاء التي يمكن أن تؤثر على بعضها البعض. اختصر الوصلات في الأقسام عالية التردد لتقليل المعلمات الموزعة والاقتران الكهرومغناطيسي المتبادل. إذا كنت تخطط لاستخدام علب التدريع المعدنية لأقسام الترددات اللاسلكية، اترك مساحة اللوحة لحجم الدرع.
يجب ألا تكون الأجزاء الحساسة قريبة جداً من الأجزاء المزعجة. افصل بين أقسام الجهد العالي (على سبيل المثال، 220 فولت) وأقسام الجهد المنخفض، ومراحل الإدخال والإخراج المنفصلة. إذا كانت أسلاك طاقة التيار المستمر طويلة، أضف أجزاء ترشيح لإيقاف ضوضاء 50 هرتز.
إذا كانت بعض المكونات أو الآثار قد يكون لها اختلافات محتملة عالية، فقم بتوسيع المسافات لتجنب التفريغ أو الانهيار. تجنب الأجزاء ذات الغلاف المعدني التي تلامس بعضها البعض. على سبيل المثال، قد تكون العلبة المعدنية لترانزستور NPN أو المبدد الحراري لترانزستور الطاقة متصلة بالمجمع، والذي قد يكون عند جهد مرتفع. غالباً ما تكون علب المكثفات الإلكتروليتية عند جهد سالب أو أرضي. إذا لم تكن هذه العلب المعدنية غير معزولة، فتأكد من وجود مسافة كافية أو أضف عازلًا، وإلا فقد يحدث قصر.
التحكم في التداخل الحراري
يتسبب ارتفاع درجة الحرارة أيضًا في حدوث تداخل. في التخطيط، حدد الأجزاء التي تولد الحرارة والأجزاء الحساسة للحرارة.
ضع الأجزاء المولدة للحرارة، مثل المقاومات عالية الطاقة، بالقرب من الضميمة أو حيث يكون تدفق الهواء جيداً. استخدم فتحات التهوية للمساعدة في التبريد. لا تجمع الأجزاء المولدة للحرارة معًا. ضع في الاعتبار خافضات الحرارة أو مروحة صغيرة للحفاظ على ارتفاع درجة الحرارة ضمن الحدود. يمكن تثبيت أجزاء الطاقة الكبيرة على الهيكل لاستخدام الغلاف المعدني لتبديد الحرارة. إذا كان يجب أن تكون على ثنائي الفينيل متعدد الكلور، فزودها بمبددات حرارة كبيرة وأبعدها عن الأجزاء الأخرى.
يجب ألا تكون الأجزاء الحساسة للحرارة مثل الترانزستورات والدوائر المتكاملة والمكثفات الإلكتروليتية الكبيرة بالقرب من مصادر الحرارة أو في الجزء العلوي من الجهاز حيث ترتفع درجة الحرارة أكثر. يؤدي التسخين المطول إلى تغيير نقاط التشغيل ويمكن أن يؤدي إلى تدهور الأداء.
اعتبارات القوة الميكانيكية
انتبه لتوازن اللوحة وثباتها. بالنسبة للأجزاء الكبيرة والثقيلة (محولات الطاقة، والمكثفات الإلكتروليتية الكبيرة، وترانزستورات الطاقة ذات خافضات الحرارة)، لا تعتمد فقط على وصلات لحام ثنائي الفينيل متعدد الكلور. قم بتركيبها على الهيكل عندما يكون ذلك ممكنًا بحيث يكون مركز الثقل منخفضًا ويكون المنتج مستقرًا. يمكن للمكونات الكبيرة أن تشوه ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو تتلف المكونات والموصلات الأخرى.
إذا كان وزن أحد المكونات يزيد عن 15 جرامًا تقريبًا ويجب أن يكون على ثنائي الفينيل متعدد الكلور، فلا تعتمد على اللحام فقط. استخدم الأقواس أو المشابك أو غيرها من الدعامات الميكانيكية.
بالنسبة للألواح التي يزيد حجمها عن 200 مم × 150 مم تقريبًا، سيواجه اللوح إجهاد الانحناء والاهتزاز. أضف إطارًا ميكانيكيًا أو مقويًا لمنع التشوه. اترك مساحة لأقواس التركيب ومسامير تحديد الموقع ومرفقات الموصلات.
إمكانية الخدمة وسهولة الوصول
بالنسبة للأجزاء القابلة للضبط مثل مقاييس الجهد أو المكثفات المتغيرة أو ملفات الضبط، ضع في اعتبارك كيفية ضبط المنتج. إذا كان الضبط من الخارج، طابق موضع الجزء مع المقبض الموجود على اللوحة الأمامية. إذا كان الضبط داخليًا، ضع المكون لسهولة الوصول إليه على لوحة PCB.
من أجل السلامة في التصحيح والصيانة، ضع الأجزاء ذات الجهد العالي في مكان يقل فيه احتمال لمس اليدين. على سبيل المثال، ضع مكونات CRT ذات الجهد العالي حيث يصعب الوصول إليها.
ملخص تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور
التخطيط هو الجزء الرئيسي من تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور. ترتيب الأجزاء بشكل صحيح على مساحة لوحة ثابتة هو الخطوة الأولى. لا يقتصر التخطيط على توصيل المكونات بخطوط مطبوعة حسب المخطط التخطيطي. لصنع منتج موثوق به، ضع الأجزاء ووصلاتها بعناية.
إذا كان التخطيط رديئاً فقد تحصل على تداخل أو أداء ضعيف وقد يفشل التصميم النظري. بعض التخطيطات تفي بالمواصفات الفنية ولكنها تبدو فوضوية. فالتخطيط غير المتساوي وغير المنظم لا يقلل من الجودة البصرية فحسب، بل يجعل التجميع والصيانة أصعب. هذا ليس تصميمًا معقولاً.
تهدف الإرشادات أعلاه إلى تعليم المعرفة الأساسية لتخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور للدوائر المطبوعة العادية. اتبعها لجعل التخطيط معقولاً قدر الإمكان. يقلل التخطيط الجيد من طول الأثر، ويقلل من التداخل، ويحسن المتانة الميكانيكية، ويساعد على التبريد، ويسهل التصنيع والصيانة.
قائمة مراجعة عملية لتخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور (مرجع سريع)
- قم بتقسيم الدائرة إلى كتل وظيفية ووضع الكتل التي تتبع تدفق الإشارة.
- ضع الأجزاء المتعلقة بالمدخلات والمخرجات بالقرب من الموصلات.
- ضع الكتل عالية التردد بشكل مضغوط واجعل آثارها قصيرة جداً.
- فصل مناطق الجهد العالي عن مناطق الجهد المنخفض.
- احجز مساحة للدروع المعدنية إذا لزم الأمر.
- احتفظ بالأجزاء المولدة للحرارة بالقرب من التهوية أو الهيكل.
- احفظ الأجزاء الحساسة للحرارة بعيداً عن مصادر الحرارة.
- استخدم التركيب الرأسي للأجزاء الصغيرة الكثيفة. استخدم التركيب الأفقي للثبات والتوجيه الأسهل.
- حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من وسادات المكونات إلى حافة اللوحة عندما تكون الأجزاء على حافة اللوحة؛ الخلوص النموذجي من مركز الوسادة إلى الحافة ≥ 2.5 مم.
- استخدم مسافات الشبكة القياسية عند التخطيط للتجميع الآلي (2.54 مم أو 2.5 مم).
- حافظ على أن لا تقل المسافات بين اللوحين في المنتصف عن سمك اللوح.
- بالنسبة للأجزاء الثقيلة، استخدم الدعامات الميكانيكية بالإضافة إلى اللحام.
- أضف مقويات أو إطارات للألواح الكبيرة (> 200 × 150 مم).
- اترك مساحة لنقاط الاختبار والوصول إلى الخدمة.
- احرص على محاذاة محاور المكوّنات من أجل الدقة عندما يكون ذلك ممكنًا، ولكن اختر تخطيطًا غير منتظم للترددات اللاسلكية لتقليل طول الأثر.
