כיצד לפתח את הכוח של רובוסט מגבר על תנאי הסביבה

הבנת הנוף הסביבתי של איומים

לפני מהנדס יכול לעצב מגבר כוח השורוד בתנאים קיצוניים, זה קריטי לאפיין את הסביבה המדויקת זה יהיה להתמודד.ההבדל בין יחידה אשר נכשל לאחר מחזור תרמי יחיד ואחד שפועל במשך עשור לעתים קרובות שקרים באיזו יסודי האיומים הסביבתיים מובחנים מלכתחילה. עבור יישומים בחלל, הגנה, אוטומציה תעשייתית, וטלקומוניקציה חיצונית, המגבר חייב עם תערובת מורכבת של מתחים או כשלון קטסטרופלי.

טמפרטורה קיצונית

מגברי חשמל מייצרים חום משמעותי פנימי, אבל כאשר טמפרטורות חיצוניות נע בין -55 מעלות צלזיוס ל +125 מעלות צלזיוס או מעבר, הנטל התרמי הופך חמור.טמפרטורות גבוהות יותר להפחית את שולי בין טמפרטורת הצומת של מכשירים פעילים ואת הגבולות המרביים שלהם מדורג, מאיץ אלקטרומיציה או מנגנונים אחרים כישלון.

מתח מכני: רטט וזעזוע

מגברי חשמל שרכובים על מנועי מטוסים, כלי רכב קרקעיים או מערכות טילים נתונים לתנודות פס רחב מתמשך ומדי פעם זעזועים גבוהים. Vibration יכול לשחרר מזרזים, עייפות מובילה באמצעות רכיבי חור, ולגרום ליצירת קשר לסירוגין במחברים.אירועים מזעזעים, כגון תותחי ירי או נחיתה קשה, יכולים לפצח קרמיקה או להאר את ההחזקות הפנימיות עבור תנאים אלה, כולל טווח ספציפי של 1DF - כולל אטמוספירה -2 -2 -2 -2 - כולל סטנדרטים מסחריים -0 -2DF -2 ריצוף - סטנדרטיים -2 ריצוף מסחרי -2 -2 סוללת תדרים - כולל סוללת תדרים - כמו תקן:

הומור והתנגדות

לחות יחסית גבוהה, הדבקה, וחשיפה למים ישירה הם נפוצים במתקני ימיים, טרופיים וחיצוניים. Moisture להפחית את ההתנגדות ל בידוד פני השטח, מקדם הגירה מתכת (במיוחד על עקבות מוטות), ויכולים לקרוס נחושת חשוף או אלומיניום. קריטר קורוזיה במחברים ובקורוזיה גליונית בין מתכות מופרות הם חששות מסוימים גם אם מגבר ה- IP שוכן בתוך מכווץ, במיוחד, או מכווץ, תחת חומר "מחץ" (Randtretretretretretance), או"מחץ, במיוחד, תחת חומר מכווץ, במיוחד, תחת מכווץ, או מכווץ, במיוחד, תחת חומר מכווץ, או מכווץ, במיוחד, תחת מכווץ, או מכווץ, במיוחד, או מכווץ, תחת מכווץ, או מכווץ, במיוחד, תחת חומר מכווץ, 000, או מכווץ, או מכווץ, במיוחד, תחת חומר מכווץ, במיוחד, במיוחד, תחת מכווץ, תחת מכווץ, או מכווץ, 000, תחת חומר מכווץ, במיוחד, במיוחד, תחת מכווץ, תחת מכווץ, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, במיוחד, 000,

אבק, מלח, ו Atmospheres Corrosive Atmospheres

חלקיקים יפים - ו, אבק, זבוב אפר או תרסיס מלח - יכול clog קירור vents, abrade ציפויים הגנה, וליצור נתיבים התנהגותיים על לוחות מעגלים. ערפל מלח, נפוץ בסביבות החוף ומחוץ, התקפות אגרסיביות שנחשפו משטחים מתכתיים. בהגדרות תעשייתיות, נוגדנים כימיים (למשל, תרכובות sulfur-bearing, ammonia) יכול לעתים קרובות לחולה של מדדים ספציפיים של 5D2D.

אסטרטגיות עיצוב עבור רובוסט

ברגע שהאיומים הסביבתיים מקטלוגים, מהנדסים בוחרים ומשלבים אסטרטגיות עיצוב שמטפלים בכל מתח מבלי להקריב את ביצועי החשמל של המגבר.הגישות הבאות אינן בלעדיות הדדית; עיצוב חזק בדרך כלל משלב מספר מהם.

ניהול תרמי לטמפרטורות קיצוניות

ניהול תרמי יעיל הוא אבן הפינה של עיצוב מגבר כוח גבוהה.המטרה היא לשמור על כל צומתי זמן למחצה מתחת למקסימום הדירוג שלהם (לעתים 150 מעלות צלזיוס לסיליקון, אבל נמוך יותר עבור מכשירי ניטריד גליום) תחת תנאים קשים ביותר סיליקון (כמו גם חומרי קירור) צריך להיות בגודל עם שטח מספיק שטח וגיאומטריה עבור קירור דחוס, וסביבה אווירית חובה או מכובשים (ממים) דרך צינורות מתכתיים קצרים מאוד).

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

מצב מכני של PCB מושג באמצעות שילוב של בחירת רכיב, טכניקות הרים, ולחות מבנית.כל הרכיבים הכבדים - טרנספורמנטליים, קיבולים גדולים, תנורי חום - צריכים להיות מאובטחים מכניים עם epoxy או clamp-type מזרזים ולא להסתמך רק על רמות הפעלה מכניות (מפרקים מודפסים), ציפויים או קונפורטיבי מוסיף קשיחות מבנית ולהפחית את הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת ה-Fulson (reative Reverse) מאשר מ-reperation) מאשר מ-repericated hydroaulator.

חותם, Encapsulation ו Conformal Coating

הגנה על מעגלים פנימיים מפני לחות ומזהמים מושגת באמצעות שלוש שיטות חופפות: חסימת לחות, capsulation (potting), וציפוי קונפורציות מדורג IP67 או יותר למנוע את התוקפנות של אבק ומטוסי מים, אבל החותם יכולים להצטבר תחת לחץ על משטח של סיליקון חם או חסימת מים, כולל ציפויים קלים יותר עם רצועה מהירה יותר, מאפשר את המתחם לחסם מים או חסימתם מלא.

בחירה חומרית עבור מחתרת קורוזיה

כל חומר בבנייה של המגבר חייב להיות מוערך עבור תאימות עם הסביבה. Enclosures וחומרה צריך להיעשות מ נירוסטה פלדה, אלומיניום מחוספס, או פלדה ממצופה זהב המחברים עם ניקל או זהב בשפע התנגדות נגד קורוזיה טובה יותר מאשר נחושת; עבור עוביים פנימיים, מצופים זהב עם שכבת זהב נמכרה ביותר של יצרנים ניקל או זהב (תוספת נפח) אפילו יותר טוב יותר מאשר microvid) עבור זיהומים (מדבקות אחורית) או חסומים (Impre) עבור עמידת (D) או חסימת זהב נחושת (D) הוא לעתים קרובות).

אדריכלות: Redundancy and Fail-Safe Architectures

עבור יישומים קריטיים של המשימה, כשלים חד-פעמיים לא ניתן לסבול.מגבר כוח יכול לשלב אדמוניות במספר רמות: שלבים transistor מקבילים לחלוק את העומס (עם כוח תפוקה בחזרה כדי לשמור על ליניאריות), אספקת חשמל כפולה, או מעגלי בקרה אדומים חייב להיות משקל מאוזן (מערכת הפעלה מאוזנת) , הכישלון של מכשיר אחד מקטין את התפוקה על ידי רק חלק קטן ולא לגרום לאובדן מוחלט של אובדן להיכשל, כמו מנגנונים אוטומטיים, כמו חסימתיקים, כמו חסימת חום, כאשר הגנה אוטומטית, כאשר לחץ דם).

בחירה מתאימה לסביבה החריפה

העוצמה של מגבר כוח בסופו של דבר תלויה באמינות מרכיביו האישיים.חלקים מסחריים מחוץ ל-Shelf עשויים לא להספיק; מהנדסים חייבים לבחור מכשירים מדורגים עבור טווחי טמפרטורה מורחבים (לעתים קרובות מתמוססים על ידי suffix "1" או "-55" כיתה) ועם סובלנות מוכחת של רטט.

כוח טרנסיסטורים ו-MMICs

גאליום nitride (GaN) וסיליקון carbide (SiC) טרנזיסיסטורים יותר מעדיפים יותר ויותר על מחזורי LDMOS מסורתיים עבור temperature ויישומים גבוהים עקב ה-SiC הגדול שלהם ומגבלות טמפרטורה גבוהות יותר (250 מעלות צלזיוס עבור SiC, 225 מעלות צלזיוס עבור GaN). עם זאת, המעגל תומך (gate, רשתות הטיה) חייב גם להיות מסוגל לעמוד בטמפרטורות גבוהות כגון C עבור נוגדנים כדי לבדוק את ה-125 מעלות צלזיוס עבור נוגדנים כדי לא פחות או יותר.

Capacitors and Resistors

קפצויים צוואר הרחם עם C0G /NP0 דיאלקטריים מועדים למיזוג RF ו decoupling בגלל הטמפרטורות היציבות שלהם coefficient והזדקנות נמוכה. עבור יישומים בעלי מתח גבוה, רב שכבת קרמיקה (CC) עם X7R או X8R dielectrics הם מקובלים, אבל הם מציגים שינוי קפיטלנס עם יציבות וטמפרטורה כי יש לקחת בחשבון עבור יכולות אלקטרו-קומיות נמוכה (p) בדרך כלל לא ניתן להגביל את רמות מגנטיות גבוהה.

הדפסת חומרים לוחיים

סטנדרטי FR-4 laminates יש טמפרטורת מעבר זכוכית (Tg) סביב 130-140 מעלות צלזיוס ויורד בטמפרטורות גבוהות.עבור מגברי חשמל בתנאים קשים, גבוה-Tg FR-4 (Tg > 170 ° C), פולימידיד, או PTFE מלא קרמיקה (למשל, רוג'רס 3003 או RO50B) הם הכרחיים פולימסלולים ל- 300 גרם חום גבוה (כלומר, 000 C) יש צורך ב-R) אבל יש צורך ב- 300 גרם ל- C {\displaystyle C) חום מתאים מאוד (כלומר, אך ורק ל-R (כלומר, אך ורק ל- 300 גרם טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות קומפקטיות (למשל, 000) טמפרטורות קומפקטיות (למשל, 000) טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות קומפקטיות (למשל, 000) טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות טמפרטורות נמוכות מאוד (למשל, אך ורקמותקאט) אבל קומפקטיות (למשל, 000 קומפקטיות (למשל, 000 קומפקטיות) קומפקטיות (למשל, 000 גרם) אבל יש צורך ב- 300 גרם טמפרטורות קומפקטיות) יש צורך ב- 300 גרם צמיגים) אבל קומפקטיות

קישורים וחיבורים

מחברים RF (SMA, N-type, TNC) חייבים להיבחר עם חותם סביבתי. Connectors עם O-ring חותמות וגופים פלדה מקודמת זהב מציעים את הה קורוזיה הטובה ביותר ואת ההתנגדות רטט. עבור רב-פין כוח וקשרי אות, מחברים בסגנון מעגלי (למשל, MIL-DTL-38999 או MIL-DTL-50-15) משמשים באופן נרחב של חוטים תחת לוח-המוח תחת לוחצים-מתאים.

פרוטוקולי בדיקה ואימות

אין עיצוב שניתן לחשוב איתן עד שהוא נתון למשטר מבחן שמשכפל או עולה על סביבת השירות הצפויה.בדיקה מתבצעת בדרך כלל על אבטיפוס ועל יחידות ייצור חלקיקים ראשון, עם בדיקות תקופתיות על דגימות ייצור כדי להבטיח עקביות תהליך.

אופניים חמים וזעזועים

בדיקות אופניים ארסיות לחשוף את המגבר לרמפות חוזרות ונשנות בין קיצוניות טמפרטורה בזמנים קבועים (למשל, 10 מחזורים מ -55 ° C ל +125C עם 30 דקות מגורים) תא ההלם הירומאליים להשתמש בשני אזורי מגורים נפרדים (אחד חם, קר אחד) עם העברה מהירה (בדרך כלל פחות מ -10 שניות) כדי להאיץ את הלחץ על חומרים משותפים וכישלונות.

בדיקות וזעזוע

Per MIL-STD-810 Method 514, בדיקות רטט חלות על צוטטות אקראיות או סינוסאידיות בטווח תדר (5 הרץ עד 2000 הרץ) ברמות המייצגות את הפלטפורמה בפועל (למשל, 0.1 גרם 2 / הרץ עבור מטוסים סילון, עד 10 גרם RMS עבור כלי רכב קרקעיים) המגבר חייב להישאר מבצעי לחלוטין לאורך הבדיקה, ולא ניתן להם לבצע בדיקות מזעזעות (השעון של 5 ק"מ"מ) בדרך כלל חייב להיות פעיל עבור כלי רכב מכניים (מ"מ"מ"מ"מ) ללא דופק קבוע למשך 11 גרם ל- 11 שעות) ללא דופק מכני).

הומור, סולט פוג והגנה מפנים

בדיקות חשיפה של הומוריסטי (למשל, MIL-STD-810 Method 507) מציבות את המגבר בתא ב-95% לחות יחסית על פרופיל טמפרטורה מחזורית (20 ° C עד 60 מעלות צלזיוס) למשך 10 ימים לאחר החשיפה, התנגדות בידוד ובדיקות פונקציונליות לא לאשר דליפות הקשורות ללח או קורוזיה (Method 509) משתמשת תרסיס של 5% של נביחות IPX ב-48 שעות לאחר בדיקת אבק רכה).

הערכה מחודשת של Life Testing and Reliability Prediction

מעבר לבדיקות הסמכה, יצרנים לעתים קרובות להפעיל בדיקות חיים מואצות (ALT) באמצעות טמפרטורה גבוהה מהרגיל, מתח או רטט כדי לגרום לכשלים בזמן קצר.מודל Arhenius הוא בדרך כלל מיושם על בדיקות מחוסמות טמפרטורה: עלייה של 10 מעלות צלזיוס בצומת טמפרטורה halves הזמן הממוצע להיכשל עבור מנגנונים מוליכים למחצה רבים.

מסקנה

פיתוח מגברי חשמל ששרדו ומבצעים בסביבות קשות דורש גישה שיטתית שמתחילה בהבנה עמוקה של האיומים הסביבתיים - קיצוניות זמניות, מתח מכני, לחות ומזהמים - וממשיך בכל שלב של עיצוב, בחירת רכיב, ואימות קפדני.אין טריק אחד מבטיח יציבות הנדסית; העיצובים אמינים ביותר משלבים אסטרטגיות הגנה רבות: מבנה מכני מתקדם, סובלני, יעיל, עיוותים ומדורגים של חומרים אלה, סטנדרטיים, יציבים, יציבים, יציבים, מבטיח, חומרים קריטיים, עיצובים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, מבטיח, חומרים קריטיים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים של בטיחותיים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, עיצובים, עיצובים, חומרים קריטיים, יציבים של בטיחותיים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, יציבים, חומרים קריטיים של בטיחותיים, עיצובים של בטיחותיים, עיצובים, עיצובים, עיצובים, עיצובים, יציבים, יציבים, עיצובים, עיצובים, יעיל של פיתוח