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电路设计技巧:PCB环境湿度防护

当我检查设计时,我为自己的细致感到自豪。在完成设计之前,我可以花上几个小时检查原理图、封装和元件的正确值。不幸的是,在家务上我没有同样的热心和完美主义。清洁工会被我房子角落累积的灰尘所震撼。

当我忘记洗碗盘时,它成为了五只蜥蜴家族的家园,这是特别令人尴尬的事情。如果您的电子PCB放置在黑暗和潮湿的环境中,这些友好的爬行动物将成为许多问题之一。这就是为什么考虑设计电路板的环境是非常重要的事情。潮湿的环境特别具有挑战性,所以让我们来探讨可能会出什么问题,以及如何防止损坏电子设备。

湿度如何影响您的PCB的?

湿度表示空气中的水蒸气量,相对湿度是量化它的值。
湿度引起的一个常见的问题是在电子元件,特别是PCB上形成水滴,因为它会腐蚀铜的痕迹。电源PCB上的冷凝会导致短路并损坏其他组件。除了直接损坏PCB外,潮湿的环境也会吸引可能导致短路的爬行动物和昆虫。

我在工作中遇到了这些情况。一个是一个错误的紧急电话,一个蚁群决定在PCB上建立一个巢。刮掉巢穴显示了腐蚀性PCB痕迹的无法弥补的损坏。我宁愿忘记的另外一个事件是,当我去调查一个损坏的电源管理组件,发现卡住一只被烧的蜥蜴。

如何防止湿度损坏嵌入式系统

显然,这些都是我们都想避免的情况。以下是一些最佳的做法。

1.  保护涂料和外壳

当然,电子设备防潮的最简单的解决方案是使用保护涂料,并将其放入外壳中。由于暴露的铜和元件涂覆有丙烯酸、氨基甲酸酯和硅树脂等材料,因此在PCB上提供了良好的保护。这种被动方法的缺点在于,PCB返工可能比较困难,因为需要剥离涂层才能将组件拆下,以及在重新安装PCB之前,需要再次涂覆。

2.   吸风机

一些嵌入式系统通常放置在工业机箱内,并且进入的水分可能是一个令人讨厌的问题。安装一个风扇,将空气从外壳吸出,有助于降低湿度。您可以在浴室的排风扇中看到类似的应用。

3.  硅胶

虽然不是最优雅的解决方案,在PCB上放置一包硅胶可以帮助减少空气中的含水量。这就是维生素C有一个硅胶套装的原因。然而,硅胶仅对于低于60℃的吸湿剂有效。

4.  加热元件

将嵌入式系统变成一个智能微型加热器可以成为解决潮湿问题的有效途径。这适用于放置在室外应用的工业机箱中的嵌入式系统。我曾经使用加热元件降低相对湿度,并防止车辆停车设备中的保湿,其中在早上冷凝可能会使其变得非常糟糕。

并不是盲目地加热空气,可以将湿度和温度传感器与加热元件一起安装在外壳中。可以应用智能比例积分微分(PID)算法,以确保空气的湿度和温度能够以有效的方式连续调节。这将大大减少水滴形成的几率。

不用说,将嵌入式系统变成微型加热器后,我再也没有遇到过烧过的蜥蜴或蚁群的问题。但是要保证加热温度不超过PCB上组件的最高工作温度,需要谨慎处理。您可以使用电路板设计软件(如Altium的Circuit Studio)轻松添加每个组件的最大允许温度,并在调整加热参数之前对BOM表进行交叉检查。

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