坚固的电子设计都考虑了什么？

说起坚固的电子产品，是不是想到诺基亚的手机呢？不着急，你可以试着在网上搜索“坚固的电子产品”，你可能会找到很多显示人们踩着智能手机的视频。坚固的电子设备需要机械地承受重击，但在坚固的系统中，要比在人行道上幸存下来还要多。这与外壳设计有关，也与组件选择和制造选择有关。

军用航空设计师经常使用“恶劣环境”这个词来描述电子设备的可靠性和寿命将受到考验的许多情况。如果你想让你的下一个产品真正坚固耐用，在你的PCB布局中采用他们的一些策略是有帮助的。在这篇文章中，我们将看到一些在军用航空设计中使用的设计策略，以及用于工业设计的策略。

某些行业标准中定义的“环境”一词可以指从实际环境条件（温度、湿度等）到机械环境（如振动）或电气环境（噪声、静电放电可能性）的任何东西。坚固的电子设备通常设计为能够承受恶劣环境中的一种或多种条件：

• 温度过高或过低

• 极端和频繁温度循环

• 湿度和高/低压

• 机械振动或冲击

• 高压/电流放电

• 微粒，如灰尘

• 氧化性或爆炸性气体

这是一个相当广泛和令人难以置信的清单。一般来说，你不能设计一个设备来承受上面列出的所有因素。恶劣的环境很难处理，因为有如此广泛的因素可以摧毁一个电子设备。这些问题可能会影响电路板、元件、整个PCBA，或以上所有的。

下表总结了您可以在设计中实现的一些解决方案，以使其更坚固，更好地承受上面列出的环境因素。

从上表可以看出，加固跨越了董事会层面。有些解决方案只能在板级实现，而其他解决方案则需要考虑从板到组件和外壳的所有问题。管理这些解决方案的一些行业标准包括：

• 入口保护（IP）标准，限制坚固电子设备中的水分进入

• MIL-S-901D，规定了船上设备的高冲击机械冲击要求

• MIL-STD-810G，规定了商用军用设备的测试要求

• 美国电气制造商协会（NEMA），指定外壳、机柜和外壳

• 美国国家消防协会（NFPA），规定了特定环境中电子设备的一系列要求，以确保灭火或控制

• 潜在爆炸性环境（ATEX）、NFPA 497和HazLoc，规定了当设备部署在含有爆炸性气体的环境中时防止爆炸的设计要求

到目前为止，我们只讨论了电气设计、物理布局和PCBA。显然，设计坚固耐用的电子产品需要的不仅仅是在PCB上放一个更厚的塑料外壳，然后结束它。外壳、电路板安装方式和固定装置将在确定可靠性和对抗前面列出的一些环境因素方面发挥重要作用。

解决机械冲击和振动以及潜在的电/热因素的一个简单方法是使用带有减震器的减震器。下面显示的减震器是业余爱好级别的，但它的结构与四旋翼无人机上使用的支架非常相似。

减振支座示例。这种多平台支架通常用于无人机直升机

外壳设计和安装的其他方面需要考虑您需要解决的特定环境因素。容纳高压气体的环境将不会使用高压液体环境中使用的相同策略，即使这两种策略都是依赖于压力均衡的外壳级解决方案。坚固的电子设计是电气设计团队需要与机械组密切沟通确保加固策略不会干扰电气要求。

关于坚固的电子设备，我能给你的最后一条建议是，你不会总是在一个包含整个恶劣环境列表的场景中部署设备。因此，设计坚固耐用电子产品的第一步是考虑可能损坏产品的特定环境因素，并在设计中重点考虑这些因素。例如，如果你最担心的是温度循环，就不要担心设计氧化性气体的保护措施（尽管你可能会得到这种保护作为一种副作用）。专注于什么对你的设计重要，你仍然可以生产出紧凑而经济的东西。