ປືນນວດ PCBA

ຂັ້ນຕອນການຜະລິດປືນນວດ PCBA ແມ່ນຫຍັງ: ຄູ່ມືການຜະລິດ 20 ປີ

ການຜະລິດປືນນວດ PCBA ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຈັດການໃນປະຈຸບັນສູງ, ການຄວບຄຸມມໍເຕີທີ່ບໍ່ມີ brushless, ແລະຄວາມປອດໄພຂອງຜູ້ໃຊ້. ຫຼັງຈາກສອງທົດສະວັດຂອງການຜະລິດເຄື່ອງຈັກເອເລັກໂຕຣນິກ, ຂ້າພະເຈົ້າໄດ້ເຫັນການອອກແບບ overheat, ສູນເສຍຄວາມໄວພາຍໃຕ້ການໂຫຼດ, ຫຼືສ້າງອັນຕະລາຍຫມໍ້ໄຟ. ຂັ້ນຕອນໂດຍຂັ້ນຕອນນີ້ກວມເອົາຂະບວນການຜະລິດທັງຫມົດຈາກການຄັດເລືອກອົງປະກອບຈົນເຖິງການທົດສອບສຸດທ້າຍ.

ຂະບວນການຜະລິດມາດຕະຖານສໍາລັບປືນນວດ PCBA

ທຸກໆປືນນວດ PCBA ປະຕິບັດຕາມລໍາດັບ 9 ຂັ້ນຕອນ. ການຂ້າມຂັ້ນຕອນໃດນຶ່ງຈະເພີ່ມອັດຕາຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງພາກສະຫນາມ.

ຂັ້ນຕອນທີ 1 - ການຈັດຊື້ອົງປະກອບແລະການກວດກາຂາເຂົ້າ

ການທົດສອບ: ຕົວຢ່າງ 50 MOSFET ຈາກແຕ່ລະ lot. ວັດແທກ Rds(on) ທີ່ 25°C ແລະ 80°C. ປະຕິເສດຈໍານວນຫລາຍເກີນ 7 mΩ ຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມສູງ.

ຂັ້ນຕອນທີ 2 - Solder Paste Stencil ແລະການພິມ

ທີ່ສຳຄັນ: ໃຊ້ຂັ້ນຕອນ stencil – ໜາ 0.12 mm ພາຍໃຕ້ MOSFETs, 0.10 mm ພາຍໃຕ້ MCU ແລະເຊັນເຊີ. ຄວາມຫນາພຽງຢ່າງດຽວເຮັດໃຫ້ເກີດການເປີດຫຼືຂົວ.

ຂັ້ນ​ຕອນ​ທີ 3 - SMT ສະ​ພາ​ແຫ່ງ​ແລະ Reflow​

• ການຈັດວາງຄໍາສັ່ງ: Hall sensors → passives → MOSFETs → MCU → connectors
• ໂປຣໄຟລ Reflow: ສູງສຸດ 245°C ເປັນເວລາ 10 ວິນາທີ (ບໍ່ມີສານຕະກົ່ວ)
• ບັນຍາກາດໄນໂຕຣເຈນ - ຕ້ອງການສໍາລັບການຫຸ້ມຫໍ່ QFN (MCU, ຄົນຂັບລົດປະຕູ)
• ການກວດ X-ray – ບັງຄັບໃຫ້ກວດເບິ່ງຊ່ອງຫວ່າງພາຍໃຕ້ແຜ່ນ MOSFET (voids < 20%)

ຂັ້ນ​ຕອນ​ທີ 4 - ການ​ຄັດ​ເລືອກ Soldering ສໍາ​ລັບ​ອົງ​ປະ​ກອບ​ໂດຍ​ຜ່ານ​ຮູ​

ປືນນວດ PCBA ມັກຈະຕ້ອງການຊິ້ນສ່ວນຜ່ານຮູສໍາລັບຄວາມເຂັ້ມແຂງກົນຈັກ:

ຫ້າມບໍ່ໃຫ້ໄຫຼຜ່ານພາກສ່ວນຮູ. ທາດປຼາສະຕິກຂອງພວກມັນລະລາຍໃນເຕົາອົບ 245 ອົງສາ.

Motor Drive ການອອກແບບວົງຈອນສໍາລັບປືນນວດ PCBA

ພາກສ່ວນການຂັບຂອງມໍເຕີກໍານົດການຈັດການປະຈຸບັນຢຸດແລະເວລາແລ່ນຫມໍ້ໄຟ.

ມໍເຕີຂັບສາມເຟດ Brushless DC (BLDC).

ການອອກແບບຄວາມຮ້ອນ: ແຕ່ລະ MOSFET dissipates ເຖິງ 2W ທີ່ 20A. ໃຊ້ທໍ່ລະບາຍຄວາມຮ້ອນ (9 ຕໍ່ MOSFET) ເຊື່ອມຕໍ່ກັບຖອກທອງແດງລຸ່ມ (ຕໍ່າສຸດ 2 oz).

ການຄຸ້ມຄອງພະລັງງານສໍາລັບຫມໍ້ໄຟແລະການສາກໄຟ

ຄວາມ​ປອດ​ໄພ​ທີ່​ສໍາ​ຄັນ​: ໃຊ້​ສອງ​ເສັ້ນ​ທາງ​ປົກ​ປັກ​ຮັກ​ສາ overcurrent ເປັນ​ເອ​ກະ​ລາດ - ຫນຶ່ງ​ໃນ​ຄົນ​ຂັບ​ປະ​ຕູ​ຮົ້ວ​, ຫນຶ່ງ​ໃນ IC ປ້ອງ​ກັນ​ຫມໍ້​ໄຟ​. ຄວາມ​ຜິດ​ພາດ​ດຽວ​ຕ້ອງ​ບໍ່​ອະ​ນຸ​ຍາດ​ໃຫ້​ມໍ​ເຕີ​ແລ່ນ​ບໍ່​ໄດ້​ຄໍາ​ສັ່ງ​.

ໂປຣແກຣມເຟີມແວ ແລະການປັບທຽບ

ບໍ່ມີປືນນວດ PCBA ອອກຈາກການຜະລິດໂດຍບໍ່ມີການ calibration ເຕັມ.

ລໍາດັບການຂຽນໂປຼແກຼມ

1. Bootloader flash - ຜ່ານ SWD ຫຼື UART (5 ວິນາທີ)
2. ຄົງການປັບທຽບ – ເກັບໄວ້ໃນ EEPROM ຫຼື MCU flash
3. ຕາຕະລາງຄົ້ນຫາຄວາມໄວ - ຫນ້າທີ່ PWM ທຽບກັບ RPM ເປົ້າຫມາຍ (12 ຈຸດ)
4. ເກນການກວດພົບການຢຸດ – ຂີດຈຳກັດປັດຈຸບັນທີ່ຕັ້ງເປັນ 22A ± 1A

ຕົວກໍານົດການ Calibration ເກັບຮັກສາໄວ້ຕໍ່ກະດານ

ເປັນ​ຫຍັງ​ການ​ສອບ​ທຽບ​ເປັນ​ເລື່ອງ​ທີ່​ສໍາ​ຄັນ​: ຖ້າ​ບໍ່​ມີ​ການ​ປັບ​ຕາມ​ຄະ​ນະ Hall​, ມໍ​ເຕີ​ຈະ​ຜະ​ລິດ​ສຽງ whine ໃນ​ຄວາມ​ໄວ​ຕ​່​ໍ​າ​. ຜູ້ໃຊ້ປະຕິເສດປືນນວດທີ່ມີສຽງຜິດປົກກະຕິ.

ສະພາແຫ່ງແລະການເຊື່ອມໂຍງກົນຈັກ

PCBA ແມ່ນບໍ່ມີປະໂຫຍດຖ້າມັນບໍ່ເຫມາະກັບມືຈັບຫຼືລະບາຍຄວາມຮ້ອນ.

ອ່າງລ້າງຄວາມຮ້ອນ ແລະການໂຕ້ຕອບຄວາມຮ້ອນ

ການທົດສອບ: ແລ່ນປືນນວດ PCBA ທີ່ 2800 RPM ສໍາລັບ 30 ນາທີ. ອຸນຫະພູມກໍລະນີ MOSFET ຕ້ອງຢູ່ຕໍ່າກວ່າ 85 ອົງສາ C.

Wire Harness ແລະ Connector ການບັນເທົາຄວາມເມື່ອຍລ້າ

• ສາຍໄຟແບດເຕີຣີ - ໝຸນແລ້ວຕິດກາວດ້ວຍຊິລິໂຄນ (ປ້ອງກັນການເມື່ອຍລ້າ)
• ສາຍໄຟມໍເຕີ - ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ JST ທີ່ມີສະລັກລັອກ (ຂັ້ນຕ່ໍາ 20 ຮອບ)
• ສາຍ flex ປຸ່ມ – ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ ZIF, pitch 0.5 mm, glued ຫຼັງຈາກ insertion

ການທົດສອບການຜະລິດແລະການຄວບຄຸມຄຸນນະພາບ

ທຸກໆປືນນວດ PCBA ຕ້ອງຜ່ານການທົດສອບຫ້າຄັ້ງກ່ອນການປະກອບ.

ການທົດສອບການເຜົາໄຫມ້ໃນແລະການສັ່ນສະເທືອນ

ຕົວຢ່າງ 5% ຂອງການຜະລິດສໍາລັບ:

• 6 ຊົ່ວໂມງຢູ່ທີ່ 2400 RPM - ຕິດຕາມອຸນຫະພູມ MOSFET ຜ່ານເຊັນເຊີ MCU
• ການສັ່ນສະເທືອນແບບສຸ່ມ – 5 Grms, 30 ນາທີ (ຈໍາລອງເຄື່ອງມືຫຼຸດລົງ)
• ວົງຈອນການສາກໄຟ – 3 ຮອບ (ກວດສອບ IC ປ້ອງກັນ)

FAQ – ຄໍາຖາມທົ່ວໄປກ່ຽວກັບການຜະລິດປືນນວດ PCBA

Q1: ແມ່ນຫຍັງທີ່ເຮັດໃຫ້ປືນນວດ PCBA ສູນເສຍພະລັງງານພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນຂອງຮ່າງກາຍ?

A: ສາເຫດຕົ້ນຕໍແມ່ນຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງປະຕູຮົ້ວບໍ່ພຽງພໍສໍາລັບ MOSFETs ດ້ານຂ້າງສູງ. ເມື່ອຄວາມກົດດັນເພີ່ມການໂຫຼດມໍເຕີ, ຕົວຄວບຄຸມ BLDC ພະຍາຍາມເພີ່ມປະຈຸບັນ. ຖ້າຕົວເກັບປະຈຸ bootstrap (ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຜູ້ຂັບຂີ່ປະຕູດ້ານຂ້າງສູງ) ຫຼຸດລົງ, ແຮງດັນປະຕູຫຼຸດລົງຕໍ່າກວ່າເກນຂອງ MOSFET, ເພີ່ມ Rds (on) ຈາກ 4 mΩເປັນ 20 mΩ. ນີ້ສ້າງ loop runaway ຄວາມຮ້ອນ:

ການຫຼຸດລົງຂອງແຮງດັນ → ໄດປະຕູຕ່ໍາ → ຄວາມຕ້ານທານທີ່ສູງຂຶ້ນ → ຄວາມຮ້ອນຫຼາຍ → ການຕໍ່ຕ້ານເພີ່ມຂຶ້ນຕື່ມອີກ

ການແກ້ໄຂຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີສາມການປ່ຽນແປງກ່ຽວກັບປືນນວດ PCBA:

1. ຄ່າ Bootstrap capacitor – ໃຊ້ 220 nF ຕໍາ່ສຸດທີ່ (ການອອກແບບຈໍານວນຫຼາຍໃຊ້ 47 nF). ຄິດໄລ່ຕາມຄ່າປະຕູ: C_boot = (Q_g × 10) / ΔV. ສໍາລັບ MOSFETs ປົກກະຕິ (Q_g = 30 nC), 220 nF ໃຫ້ຂອບທີ່ປອດໄພ.
2. Gate driver peak current – ​​ເລືອກໄດເວີທີ່ມີ 1.5A sink/source (e.g., DRV8320). ໄດເວີທີ່ອ່ອນເພຍ (0.5A) ບໍ່ສາມາດເຕີມເງິນໃສ່ຝາອັດປາກມົດລູກໄດ້ໃນລະຫວ່າງຮອບໜ້າທີ່ PWM ສູງ.
3. Bootstrap diode – ໃຊ້ diode ultrafast (trr < 50 ns). ມາດຕະຖານ 1N4148 ມີ 4 ns ການຟື້ນຕົວແຕ່ພຽງແຕ່ 100 mA rating - ບໍ່ພຽງພໍສໍາລັບປືນນວດ PCBA ທີ່ແລ່ນຢູ່ທີ່ 20 kHz PWM. ປ່ຽນເປັນ BAS3007 (1A, 10 ns).

ຫຼັງ​ຈາກ​ການ​ດັດ​ແກ້​ເຫຼົ່າ​ນີ້​, ກະ​ແສ​ໄຟ​ຍັງ​ຄົງ​ທີ່ 22A ເຖິງ​ແມ່ນ​ວ່າ​ມີ 15 ກິ​ໂລ​ຂອງ​ຄວາມ​ກົດ​ດັນ​ຂອງ​ຮ່າງ​ກາຍ​ທີ່​ນໍາ​ໃຊ້​.

Q2: ຂ້ອຍຈະປ້ອງກັນການປ້ອງກັນຫມໍ້ໄຟ IC ທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງກ່ຽວກັບປືນນວດ PCBA ແນວໃດ?

A: ຜົນກະທົບທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງເກີດຂື້ນໃນເວລາທີ່ຄູ່ຜົວເມຍສຽງລົບກວນໃນການເຄື່ອນໄຫວເຂົ້າໄປໃນສາຍຄວາມຮູ້ສຶກໃນປະຈຸບັນຂອງ IC ປ້ອງກັນຫມໍ້ໄຟ. ການສະຫຼັບໄລຍະຂອງມໍເຕີ BLDC ສ້າງກະແສໄຟຟ້າ 1 µs ເພີ່ມຂຶ້ນເຖິງ 50A – ໄວເກີນໄປສໍາລັບ IC ປ້ອງກັນທີ່ຈະແຍກອອກຈາກວົງຈອນສັ້ນ. ສາມ​ການ​ແກ້​ໄຂ​ຮາດ​ແວ​ແກ້​ໄຂ​ນີ້​:

ຟິວເຕີຕ່ໍາຜ່ານຄວາມຮູ້ສຶກ - ຕິດຕັ້ງຕົວກອງ RC (10Ω + 1 µF ເຊລາມິກ) ໂດຍກົງຢູ່ pin CS+ ຂອງ IC ປ້ອງກັນ. ຄວາມຖີ່ມຸມ = 16 kHz. ອັນນີ້ຜ່ານກະແສໄຟຟ້າໂດຍສະເລ່ຍ (20–30A) ແຕ່ຂັດຂວາງ 200 kHz commutation spikes.

ດິນຕົວຕ້ານທານຄວາມຮູ້ສຶກແຍກຕ່າງຫາກ – ດໍາເນີນການຕາມຮອຍ Kelvin ທີ່ອຸທິດຕົນຈາກຈຸດລົບຂອງຕົວຕ້ານທານ shunt ໄປຫາ CS-pin ຂອງ IC ປ້ອງກັນ. ຢ່າແບ່ງປັນພື້ນທີ່ນີ້ກັບກະແສແຫຼ່ງ MOSFET. ເຖິງແມ່ນວ່າ 1 mΩຂອງການຕິດຕາມທີ່ແບ່ງປັນຈະສ້າງ 50 mV ຂອງສັນຍານທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງຢູ່ທີ່ 50A.

ການ​ປັບ​ຕົວ​ຈັບ​ເວ​ລາ​ຊັກ​ຊ້າ – ໂຄງ​ການ​ການ​ປ້ອງ​ກັນ​ຄວາມ​ລ່າ​ຊ້າ overcurrent IC ເປັນ 100 µs (ສົມ​ມຸດ​ວ່າ IC ຂອງ​ທ່ານ​ສະ​ຫນັບ​ສະ​ຫນູນ​ມັນ​)​. ການອອກແບບປືນນວດ PCBA ສ່ວນໃຫຍ່ໃຊ້ຄວາມລ່າຊ້າ 10 µs ຈາກການອອກແບບການອ້າງອີງຫມໍ້ໄຟ. ໄລຍະການແຜ່ກະຈາຍແມ່ນໃຊ້ເວລາພຽງ 2–3 µs. ຄວາມລ່າຊ້າ 100 µs ບໍ່ສົນໃຈພວກມັນໃນຂະນະທີ່ຍັງປະຕິກິລິຍາກັບສັ້ນທີ່ແທ້ຈິງ (> 50 µs ໄລຍະເວລາ).

ທົດສອບດ້ວຍ oscilloscope: Probe CS+ ໃນຂະນະທີ່ມໍເຕີແລ່ນຢູ່ທີ່ການໂຫຼດສູງສຸດ. Spikes ຕ້ອງຢູ່ຕໍ່າກວ່າເກນການເດີນທາງຂອງ IC ປ້ອງກັນ (ປົກກະຕິ 50 mV ສໍາລັບ 50A shunt). ຖ້າຮວງເກີນເກນ, ເພີ່ມຄວາມຈຸຂອງການກັ່ນຕອງເປັນ 2.2 µF.

Q3: ຂັ້ນຕອນທີ່ຖືກຕ້ອງສໍາລັບການຂຽນໂປລແກລມປືນນວດຫຼາຍກະດານ PCBA ໃນການຜະລິດແມ່ນຫຍັງ?

A: ຂັ້ນຕອນການຂຽນໂປລແກລມການຜະລິດສີ່ຂັ້ນຕອນປ້ອງກັນການຜະສົມຜະສານແລະຫຼຸດຜ່ອນເວລາການຂຽນໂປຼແກຼມ 75% ເມື່ອທຽບກັບການກະພິບຫນຶ່ງຕໍ່ຫນຶ່ງ.

ຂັ້ນ​ຕອນ​ທີ 1 - ການ​ຂຽນ​ໂປຣ​ແກຣມ​ກ່ອນ SMT (ທາງ​ເລືອກ​ສໍາ​ລັບ​ການ​ແລ່ນ​ຂະ​ຫນາດ​ໃຫຍ່​)

ໃຊ້ໂປລແກລມແກ໊ງ (ເຊັ່ນ: Elnec BeeProg) ເພື່ອ flash bootloader ເຂົ້າໄປໃນ MCUs ກ່ອນທີ່ຈະວາງ. ນີ້ເຮັດວຽກພຽງແຕ່ສໍາລັບ MCUs ທີ່ມີແຟດພາຍນອກ (ຊຸດ QFN ທີ່ມີ pins ເປີດເຜີຍ). ປະຕິເສດຊິບໃດນຶ່ງທີ່ບໍ່ສາມາດກວດສອບໄດ້ - ລາຄາຖືກກວ່າການເຮັດກະດານທີ່ວາງໄວ້ຄືນໃໝ່.

ຂັ້ນ​ຕອນ​ທີ 2 – ໂຄງ​ການ​ໃນ​ລະ​ບົບ​ຫຼັງ​ຈາກ SMT​

ວາງໂປແກມ pogo pin fixture (6 pins: SWDIO, SWCLK, 3.3V, GND, RESET, BOOT0). ໃຊ້ໂປລແກລມຫຼາຍຊ່ອງ (8 ຫຼື 16 ກະດານພ້ອມໆກັນ). ເວລາເປົ້າຫມາຍ: 45 ວິນາທີຕໍ່ກະດານລວມທັງການກວດສອບ.

ຂັ້ນ​ຕອນ​ທີ 3 - ສະ​ຖາ​ນີ​ການ​ປັບ​ທຽບ (ສໍາ​ຄັນ​ທີ່​ສຸດ​)

ຫຼັງ​ຈາກ​ການ​ຂຽນ​ໂປຣ​ແກຣມ​, ຍ້າຍ​ບອດ​ໄປ​ທີ່​ເຄື່ອງ​ປັບ​ທຽບ​ທີ່​ປະ​ກອບ​ດ້ວຍ​ມໍ​ເຕີ​ປືນ​ນວດ​ທີ່​ແທ້​ຈິງ​ທີ່​ມີ encoder optical​. fixture ແລ່ນແຕ່ລະປືນນວດ PCBA ຜ່ານ:

• ການຈັດວາງຫ້ອງໂຖງ (ປັບມຸມໄຟຟ້າອັດຕະໂນມັດ)
• ຄວາມໄວເສັ້ນກົງ (ບັນທຶກ PWM ທຽບກັບຕາຕະລາງ RPM)
• ຂີດຈຳກັດປັດຈຸບັນ (ເພີ່ມການໂຫຼດຈົນຮອດການເດີນທາງ 22A)

ເກັບຮັກສາຄ່າຄົງທີ່ການປັບທຽບ 12 ເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ໃນຂະແຫນງແຟດ MCU ທີ່ມີການປ້ອງກັນ. ກະດານທີ່ບໍ່ມີການປັບທຽບຜະລິດທາງເລັ່ງຄວາມໄວທີ່ບໍ່ສອດຄ່ອງ.

ຂັ້ນ​ຕອນ​ທີ 4 – TRACEability​

ພິມລະຫັດ 2D Data Matrix ໃນແຕ່ລະ PCBA ທີ່ປະກອບດ້ວຍ:

• ລະຫັດວັນທີຜະລິດ (YYWW)
• ການ​ສອບ​ທຽບ​ການ​ກວດ​ສອບ​
• ເລກຫວຍ MOSFET (ຈາກການກວດກາທີ່ເຂົ້າມາ)

ສະແກນລະຫັດນີ້ໃນລະຫວ່າງການປະກອບສຸດທ້າຍ. ຖ້າຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງພາກສະຫນາມເກີດຂຶ້ນ, ທ່ານສາມາດຕິດຕາມ batch ອົງປະກອບສະເພາະແລະ rework ພຽງແຕ່ຫນ່ວຍງານທີ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບ.

ເປົ້າຫມາຍຜົນຜະລິດສໍາລັບປືນນວດ PCBA

ປືນນວດທີ່ຜະລິດຢ່າງຖືກຕ້ອງ PCBA ສະຫນອງ 2800 RPM ພາຍໃຕ້ການໂຫຼດ, ປິດຮ້ານພາຍໃນ 500 ms, ແລະຢູ່ລອດ 500 ຮອບການສາກໄຟ. ປະຕິບັດຕາມຂັ້ນຕອນນີ້, ກວດສອບແຕ່ລະຂັ້ນຕອນ, ແລະຜະລິດຕະພັນຂອງທ່ານຈະດີກວ່າຄູ່ແຂ່ງທີ່ຂ້າມການປັບຕົວຫຼື underspecify gate drive.