电子产品安全设计
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电子产品的常用安全设计措施
江苏省电子产品监督检验所 杨东岩
1．电子产品的基本安全要求
（1）防止人身触电；（电击危险）
（2）防人身受过高温度的危害；
（3）防人身受机械不稳定性和运动部件的危害；（机械危险）
（4）防止起火；
（5）防爆炸；
（6）防止辐射；
（7）防化学危险。
2． 触电危险的防护
电流通过人体会引起病理生理效应，通常毫安级的电流就会对人体产生危害，更大的电流甚至会造成人的死亡。因此，在各类电子电气设备的安全设计中防触电保护是一个很重要的内容。 通常产生电击危险的原因有：
?触及带电件
?正常情况下带危险电压零部件和可触及的导电零部件（或带非危险电压的电路）之间的隔离用的绝缘击穿
?接触电流过大
?大容量电容器放电
2．1几个安全术语
a ． 绝缘的分类
基本绝缘 对危险带电零部件所加的提供防触电基本保护的绝缘。
附加绝缘 基本绝缘以外所使用的独立绝缘，以便在基本绝缘一旦失效时提供防触电 保护。
双重绝缘 同时具有基本绝缘和附加绝缘的绝缘。
加强绝缘 对危险带电零部件所加的单一绝缘，其防触电等级相当于双重绝缘。
绝缘的构成可以是固体材料、液体材料、满足一定要求的空气间隙和爬电距离。
b ． 防触电保护类型
I 类 防触电不仅依靠基本绝缘而且采用附加安全措施的设计，在基本绝缘万一失效 时，有措施使可触及的导电零部件与设施中的固定线路中的保护（接地）导体 相连接，从而使可触及的导电零部件不会危险带电。
II 类 防触电不仅依靠基本绝缘而且采用诸如双重绝缘或加强绝缘之类的附加安全措施 的设计。它不具有保护接地措施，也不依靠设施的条件。
III 类 使用安全特低电压供电。
c ．爬电距离 在两个导电零部件之间沿绝缘材料表面的最短距离。
d ．电气间隙 在两个导电零部件之间在空气中的最短距离。
e ．接触电流 正常工作条件下或故障条件下，当人体接触设备的一个或多个可触及零 部件时通过人体的电流。
2．2基本要求
从安全标准的意义上，设备必须满足可触及部位：
文库专用----接触电流小于0.7mA ，或开路电压小于直流电压60V ，交流电压35V ；
----具有足够的抗电强度和绝缘电阻；
----具有合适的防触电等级。
2．3安全设计要点与方法
2．3．1防止触及带电件
设计要点：
通过使用双重绝缘或加强绝缘，将带危险电压的零部件与可触及件隔离。
设计措施：
(1) 机壳隔离
利用机壳可把尽可能多的带电部件围封起来，防止操作者触及。因此机壳的安全设计必须引起设计者的重视。机壳的安全设计要求达到：
a ． 足够的机械强度。为保证对带电件提供足够的安全隔离保护，要求机壳能承受一定的外力作用，标准规定设备外壳的不同部位应能承受
----用试验指施加50N ±5N 的推力，持续10S ；
----用试验钩施加20N ±2N 的拉力，持续10S ；
----用直径30mm 的圆形接触平面的试验工具对外部导电的外壳和外壳上的导电零部件施加100 N ±10N （落地式设备250 N ±10N ）的作用力，持续5S ；
----用弹簧冲击锤施加0.5J 的动能，3次。
b ． 合适的孔径或缝隙的尺寸。为了散热通风的需要和安装各类开关、输入输出装置，在机壳上开孔是不可避免的，为保证使用者不会通过这些孔接触到机壳内的带电件，在安全设计中应注意以下几点：
-----尽量少开孔，并保证开孔后机壳的机械强度仍应满足标准规定的要求；
----孔的位置应尽量避免在带电件集中的部位，设计应保证使悬挂的外来物在进入孔后不会变成危险带电件（标准规定用直径为4mm ，长100mm 的试验针插入孔内进行检查）。
c. 机壳的安装固定应注意：
----不通过工具不能打开，除非采用了连锁装置，使得当机壳被打开的同时自动切断电源。 ----连接的螺钉要有一定的啮合牢度，但也不能太长，导致破坏规定的绝缘。
（2）防护罩和防护挡板
当仅需要将某一带电部位隔离时可用防护罩或防护盖，其所起的功能和设计要点与机壳相同。例如，对于因功能需要，使得连接端子带电时，可设置保护盖，使带电端子不可触及。
防护挡板用于防止与带电件直接接触，或增加爬电距离和电气间隙，要求材料必须是绝缘材料，绝缘厚度满足标准的规定（≥0.4），挡板必须固定牢固。
壳
带
挡板应用示例
（3）安全接地措施
I 类设备的机壳采用基本绝缘，需要用安全接地防护作为附加安全措施，以便当一旦基本绝缘失
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效时，通过安全接地保护，使可触及件不会变成带电件。这种保护措施的关键要保证接地端的可靠性，设计要求为：
a. 可触及件到接地端子的电阻应小于0.1Ω，试验方法为，施加试验电流交流25A 或直流25A ；
试验电压不超过12V ；1min 。
b. 保护接地端子应耐腐蚀。（接地端子与其接触的导体之间的电化学电位不超过0.6V ）。
c. 对地保护接地导线的绝缘层应是黄绿色；有足够的截面积。
d. 安全接地端子的连接方法应能保证徒手不能拆开；若手动可拆零部件带保护接地，则相对
载流连接触点而言，应“先通后断”。
e. 安全接地端子的位置应设置在：
----设备本身具有电源连接的插座的，应设置在插座上；
----设备为不可拆卸的电源线，设置在靠近电网端子的地方。
----各需要接地保护的零部件应“并联”接到安全接地端（即指：万一有某处接地保护失效，也不能因此而影响其它需接地保护的零部件的保护作用）
安全接地示意图
（4）保护隔离方法
利用满足加强绝缘或双重绝缘的元件对带危险电压电路与安全特低电压电路进行隔离。
此类元件有隔离变压器、光电耦合器、隔离电阻、隔离电容器等。这些元件的选择必须符合安全标准的要求。
采用合适的爬电距离和电气间隙，满足有关绝缘的要求。（参见GB8898 13.2；GB4943 2.10）
（5）降低输出端子的电压（这并不是所有产品都能做到）。
（6）使用安全联锁装置，在出现可能触及带电端子的危险时切断电源。
2．3．2防止危险带电件与可触及件之间的绝缘击穿
产品内所有绝缘都必须能够承受产品在正常工作条件下和单一故障条件下产品内部产生的相关电压，还必须承受来自电网电源和从通信网络传入的瞬态冲击电压，而不飞弧、击穿。
击穿的概念：
当绝缘承受的电压足够高而使得绝缘电阻无法再限制电流的增大，此时在施加电压的两极间发生放电，称为击穿。
击穿的途径：可能是
固体绝缘材料内部；或沿两电极之间的绝缘体表面（即所谓的“爬电”）；或沿两电极之间最短的空间路径（即气体介质中的“飞弧”）
击穿的主要形式：
电击穿----绝缘材料的电介质结构直接为电场力所破坏而致。
热击穿----由于绝缘材料的介质损耗导致电介质发热所致。
在交变正弦电压作用下绝缘材料的介质损耗为
P=U 2í2πíf íC ítg δ
式中：U —电压（V ）
f —频率（Hz ）
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C —电容（F ）
tg δ--损耗角正切
在直流电压作用下绝缘材料的介质损耗为
P=U 2/R
式中：U —电压（V ）
R —绝缘电阻（?）
电化学击穿----由于外加电压的作用，致使电介质内部发生化学变化而引起。
设计要点
?根据产品的工作条件和环境条件（例如：承受的工作电压及其频率、机械应力、正常工作条件下的温升、环境温湿度、气压、环境污染等）选择合适的绝缘材料
?对绝缘系统的结构要求：
----有足够的绝缘穿透距离，以防止透过绝缘材料内部击穿；
----有足够的空气间隙，防止沿两电极之间最短的空间间隙发生放电；
----有足够的爬电距离，防止在相应污染条件下沿两电极之间的绝缘体表面发生爬电。
设计措施
I 类设备
基本绝缘（第一道防线）加安全接地（附加绝缘，第二道防线），应注意，附加保护措施不能降低对基本绝缘的要求。
II 类设备
危险带电件与可触及件之间采用双重绝缘或加强绝缘。例如，一次电路和二次电流之间采用符合加强绝缘要求的安全隔离变压器、光电耦合器等。应注意，标有“回”符号的II 设备不应使用有接地导体的电源线或输入连接器。
III 类设备
采用安全特低电压（SELV ）供电。并采取措施保证安全特低电压（SELV ）电路与其他电路隔离：
a ． 用双重绝缘或加强绝缘将安全特低电压（SELV ）电路与危险带电件隔离；
b ． 将SELV 电路接地。
安全特低电压（SELV ）电路：作了适当的设计和保护的二次电路，使得在正常工作条件下和单一故障条件下，它的电压值均不会超过安全值
----正常工作条件下，电路内任何两导体/电路之间的电压，或任一导体与地之间的电压不应超过交流电压峰值42.4V ；直流电压值60V 。
----单一故障条件下，电路内任何两导体/电路之间的电压，或任一导体与地之间的电压在经过0.2S 后不应超过交流电压峰值42.4V ；直流电压值60V 。而且其极限值不应超过交流电压峰值71V ；直流电压值120V 。
2．3．3防接触电流过大
设计要点
?减少危险带电件与可触及件之间的等效隔离电容的容量。
危险带电件与可触及件之间的等效隔离电容的容量太大，会导致接触电流过大，理论上讲，当输入电网电源电压为250V （r.m.s ）时，其容量可达6200pF ，但实际由于产品内部分布电容的存在，隔离电容的容量不可能这么大，通常不超过5100pF 。
?I 类设备提供可靠的保护接地连接。
设计措施
（1） 降低隔离电容的容量。特别应注意不能为了产品的电磁兼容要求的达标，而任意加大
电容量，忽略安全要求。
文库专用（2） I 类设备中可能要承受单一故障条件下保护导体电流的保护电流的保护接地连接要可
靠
----足够的截面积。防止单一故障条件下保护导体电流熔断保护接地线；
----采用可靠的连接方式；
----可靠的端子结构。
（具体要求见：GB4943-2001 2.6条，GB8898-2001 15.2条）
2．3．4防大容量电容器放电
当跨接在初级电源电路的电容器容量达到一定值时，设备通电后，由于电容充有较多的电能，当未能及时释放，拔出电源插头，触及插头上的金属零部件时，就有可能产生电击危险。
设计措施
（1） 降低电容器的容量；
（2） 设置时间常数足够小的放电回路。由于电容量常受其它要求的约束，不易任意减少，故
实际常在电容器两端并联适当阻值的电阻器，形成放电回路。
安全标准要求：
GB8898-2001：拔出电源插头后2s ，插头上的插销不应变成危险电压。电源两极之间的电容量
<0.1uF 时，可免做试验。（9.1.6条）
GB4943-2001： 对A 型可插式设备的放电时间常数1s （此时电压将衰减到初始值的37%），电
源两极之间的电容量<0.1uF 时，可免做试验。（2.1.1.7条）
2．3．5通信网络电压电路(TNV 电路)的安全设计
IT 产品和多媒体产品常包含有通信网络接口，因此涉及TNV 电路的要求。
?TNV 电路的类型：
1） TNV-1电路
----在正常工作条件下，其正常工作电压不超过SELV 电路的限值；并且
----在其电路上可能承受来自通信网络的过电压的TNV 电路。
2） TNV-2电路
----在正常工作条件下，其正常工作电压超过SELV 电路的限值；并且
----不承受来自通信网络的过电压的TNV 电路。
3）TNV-3电路
----在正常工作条件下，其正常工作电压超过SELV 电路的限值；并且
----在其电路上可能承受来自通信网络的过电压的TNV 电路。
设计要点
?应符合标准中TNV 电路对电压限值的要求
---- TNV-1电路正常工作电压不超过SELV 电路的限值；
----TNV-2、TNV-3电路在正常工作条件下，其正常工作电压可超过SELV 电路的限值，但不能超过：
----无电话振铃信号时
交直流电压组合应为 V ac /70.7+V dc /120≤1
式中：V ac —任何频率的交流电压的峰值，V ；
V dc —直流电压值，V 。
注：当V ac 为零时，V dc 可达120V ；当V dc 为零时，V ac 可达峰值70.7V 。
----有电话振铃信号时
应符合GB4943-2001第M2章或第M3章的判据要求。
?TNV 电路应不会危及通信网络使用人员；
?必须能承受通信网络的通信信号的作用（包括TNV-1电路和TNV-3电路可能要承受瞬态过电
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压的影响）。
设计措施
对TNV 电路进行隔离
1） 用双重绝缘或加强绝缘与危险电压隔离；
2） 基本绝缘和连接到保护接地端子的保护屏蔽层与危险电压隔离（注：此法在某些国家是有
限制的，请参见GB4943 2.3.3）；
3） 如果TNV 电路由二次电路供电，且此二次电路已用双重绝缘或加强绝缘与危险电
压隔离，则可认为TNV 电路已用同样的方法与危险电压隔离。
2．3．6各类绝缘应用
可参见GB4943-2001表2G 。
3． 过高温度的防护
过高的温度能使人被烫伤，能造成绝缘损伤、引起可燃材料着火。
3．1基本要求
设备在正常工作和故障条件下的温升值应符合标准的规定（GB4943-2001表4A ，GB8898-2001表2）。以保证：
----可触及件不会因过高温度而使人烫伤；
----电击防护用的绝缘材料不因过热导致绝缘性能下降；
----可燃材料和元件不会自燃；
----不会因过热导致材料变形引起电气间隙和爬电距离减小；
----不会引起某些材料和元件挥发出有毒或可燃气体。
3．2设计要点
避免发热，在无法避免发热的情况下，采用散热措施。
热传递的方式
1） 传导
2） 对流
3） 辐射
3．3设计措施
设计的重点部位是大电流的部位和易起火的部位。
（1）机壳设计
机壳的热设计十分重要，设备的工作热可通过机壳的传导和辐射散出机外，通过合理的开孔，可形成对流通风散热，加速设备的工作热的散发。
由于机壳设计时要考虑其防触电性能和防火性能，在材料和厚度的选择上余地不大，因此机壳的热设计主要考虑以下几点：
a ． 合理选用机壳的颜色
选用黑漆涂覆能增加散热效果。内表面涂黑漆可降低机内温升，促使机内发热元件的散热，外表面涂黑漆能降低即可表面温升加速机壳的热传导和热辐射。
b ． 合理开通风孔，形成自然对流散热
通风孔的进出气口，应尽量设在整机温差最大的两处，进风口应尽量底，出风口尽量高，并且孔的位置要靠近发热元件。
通风孔的面积和散热量可按下式计算： Q=7.4×10-5HS 0Δt 1.5 (W)
式中 Q 通风孔自然散热的热量 (W)
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H 自然散热设备的高度 (cm)
S 0 进风孔或出风孔的面积(取较小者) (cm 2)
Δt=t 2-t 1 设备内部空气温度t 2外部空气温度t 1之差 (℃)
应注意的是通风孔的孔隙尺寸应保证满足防触电的要求。
（2）发热元件的处理
----尽量置于易于通风散热的地方；
----增加发热元件的散热面积，例如，对大功率晶体管增加散热片；
----采用适当的降额设计，减少功耗。
（3）合理选用热保护装置
为防止在故障条件下引起过高的温升，可适当加装过温保护装置，来及时切断电源。
热保护装置分为二类，一类为不可恢复型，例如，热熔断体；另一类为可恢复型，即断开后，当温升下降后能自动恢复工作，这类元件有PTC 元件、双金属片热保护器等。
(4)选用适当的散热方法
常用的散热的方法
1） 风冷式散热 风扇+散热片
2） 水冷式散热 散热器+水管+水泵
3） 半导体制冷法 利用半导体制冷器
4） 热管散热法 在热管里填充特制的液态导热介质，使热量均匀地散发到散热器的各个散
热翅片上，极大的提高散热片的导热性能。
5） 液氮散热法
6） 软件降温法 软件散热可以让CPU 在没有工作或工作比较清闲时，让CPU 休息，从而减
少CPU 的耗电，使温度下降。
7） 散热片散热
8） 风扇散热
4． 机械危险的防护
设计要点：
a ． 避免出现尖锐边缘，防止伤害人体；
b ． 对危险的运动部件提供保护，防止夹伤和碰伤人体，对此类部件应提供保护措施或连锁装置；；
c ． 有足够的机械强度，使其结构能承受在预期使用时可能产生的振动和碰撞和冲击的考验，设备应能满足标准GB8898-2001第12章；GB4943-2001第4章的要求。
d ． 设备重心的设计应使设备符合安全标准中对设备的稳定性的要求（见GB4943-2001 4.1条；GB8898-2001 19章）
理论计算，设备至少应满足 r >h ×tg10°
式中： r —设备重心对10°倾斜平面的垂直投影到底面各边的最短距离
h —设备重心到10°倾斜平面的最短距离
5．防火
电子电器产品的起火主要是其内部引燃源在一定条件下引燃而起。所谓引燃源是指设备在正常工作条件下，或故障条件下能引起燃烧的部位，在安全标准中所指的潜在引燃源是指在正常工作条件下，开路电压超过交流50V （峰值）或直流50V ，以及该开路电压与测得通过可能的故障点的电流的乘积超过15V A 的故障部位。引起设备内部引燃源引燃的条件通常有：
----过载；
----元器件失效；
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----绝缘击穿；
----接触不良；
----起弧。
5． 1设计要点
起火要有三要素，即燃料、热、氧气在同一地点聚合时才能发生燃烧。因此防火设计应从这三方面着手。
a ． 设备的设计和生产采用良好的措施，避免产生潜在引燃源。
b ． 与潜在引燃源临近的内部零部件使用低可燃性材料，以保证在正常或故障工作条件下引燃源一旦起火应不能使其支承件或邻近元件起火。
c ． 隔离发热厉害的部件或对其进行散热处理。
5．2设计措施
a ． 使用适当的元器件和组件。应选择可靠性好的元器件以消除因故障带来的过温影响。
b ． 采取措施消除诸如接触不良、断路等潜在引燃条件。
c ． 限制易燃材料的用量。
d ． 控制易燃材料与可能的引燃源的相对位置，即使两者之间保持足够的防火安全间隙，使得有飞弧、起火危险的部位不再成为引燃源。防火安全间隙要求见表1。
e ． 在可能的引燃源附近使用高阻燃材料。在对于受设备尺寸限制，无法提供足够的防火安全间隙的条件下，引燃源周围邻近的元件应使用有阻燃要求的材料（要求见表1）。
表1 距潜在引燃源的防火安全距离
潜在引燃源的开路电压 交流，V （峰值）或直流，V 从潜在引燃源向下或向侧面到元器件或零部件的距离 mm 从潜在引燃源向上面到元器件或零部件的距离 mm 当不满足安全间隙时材料的可燃性等级 （GB/T11020的可燃性等级）
＞50~≤400 ＞13 ＞50 FH3~40mm/min ＞400~≤4000 ＞13 ＞50 FV 2
f ． 采用防火防护外壳限制火焰蔓延，使得当万一整机内部起火时，火焰不能蔓延到机外危及用户的人身和财产安全。防火防护外壳的设计要求请参见GB4943 4.6、4.7的有关条款。
g ． 材料和元器件的阻燃要求
具有防火要求的材料和零部件有：
1）一次电路中的所有零部件；
2）不满足受限制电源的供电的二次电路中的零部件；
3）由受限制电源的供电的二次电路，但未安装在可燃性等级为V-1级的材料上的二次电路中的零部件；
4）受限制功率输出的电源和组件内的元器件；
5）未封装的起弧零部件，例如开放式的开关、继电器接点；
6）带有危险电压或危险能量等级的电路中的元器件，如回扫变压器；
7）绝缘配线；
8）外壳及装饰件
上述材料和零部件的阻燃要求请参见安全标准相关章节（GB8898 20章、GB4943 4.7条）。
6． 防爆炸危险
1）高真空器件
电子设备的爆炸危险主要来自高真空器件，例如，阴极射线管。由于其内外存在较大的压差，如无适当的防护措施，在一定的外力作用下会引起爆炸，从而伤及人员。
设计措施
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选用经过3C 认证的产品。
2） 锂电池
锂电池使用不当会引起爆炸。
设计措施
----在电池盒附近或说明书上给出警告
----设计上防止锂电池放电电流和反向电流超过电池制造厂规定的允许值。例如设置限流电路、采用过流保护元件。
7． 防辐射危险
1）电离辐射
电视机和显示器的显象管荧光屏在经过高压聚焦的高速电子束轰击下，会产生二次发射，从而造成电离辐射。
要求：产品的设计应保证在正常工作条件下或在故障条件下，保证其照射量率不超过36pA/kg （0.5mR/h ）。
设计措施
第二阳极高压不要太高，还可设置保护电路，使得当阳极电压过高时，保护电路动作，扫描电路停止工作，使电路进入自保护状态，防止电离辐射超限。
2）激光辐射
要求：采取保护措施防止激光辐射造成人身伤害。
设计措施
a ．降低激光发射系统的可达发射水平（例如，减小激光二极管的驱动电流）使其在正常工作条件下符合I 类标准，在故障条件下，在400nm ～700nm 波长内，可达发射水平不超过I 类限值的5倍，在400nm ～700nm 波长外，可达发射水平不超过3A 类限值。（参见GB8898 6.2；GB7247.1-2001）
b ．当不能降低激光发射系统的可达发射水平时，采用适当的防护措施，防止手动打开盖子，接触超过相关限值的激光辐射。例如采用金属壳封闭、安全连锁装置等。
8． 其它要求
标记的要求参见GB8898D 第5章、GB4943第1.7条。
9. 关键元部件的安全要求
关键元部件是指在带有危险工作区域中，其发生故障（短路、断路）时，能引起着火、电击、有害物质、辐射等安全问题的元部件。
9． 1关键元部件的分类
?按操作者是否可触及划分
1）可触及元部件
安装在整机的面板或外部操作者不需工具即可触及的元部件。这些元部件有：
----插头、插座、开关、器具耦合器、电线电缆、熔断器座等。
----隐性的可能会触及的元部件
a. 耦合元件：变压器、继电器、光电耦合器等，此类元件的二次电路可能通过安全特低电压
电路与可触及件相连；
b. 跨接元件：电阻器、电容器、阻容组件等，此类元件直接跨接在危险带电部件与可触及零
部件之间。
2）不可触及元部件
带有危险电压，但安装在整机保护外壳内，操作者不能触及，例如行输出变压器、熔断器显象管管座等。
?按整机防触电保护类别划分
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1） 适用于I 类设备的元部件
具有基本绝缘，且具有接地装置或借助于整机的接地装置防触电的元部件。如带接地端的插座。
2） 适用于II 类设备的元部件
具有双重绝缘或加强绝缘等级的元部件。如安全隔离变压器。
?按元部件使用性能划分
1） 连接元件：实现设备与电源、设备间、设备内各模块之间连接的元部件。如插头、插座、
器具耦合器、电线电缆、连接器、互连电缆等。
2） 耦合元件：变压器、继电器、光电耦合器等
3） 支撑元件：安装或支撑元器件、载流件的部件。例如印制板、支撑载流件的支架、绝缘外
壳等。
4） 跨接元件：直接跨接在绝缘两端的元件。例如，电阻器、电容器、阻容组件等。
5） 保护元件：限制电路中的电压、电流，使其不超过规定值，起到保护作用的元件。例如，
熔断器、熔断电阻、PTC 热敏电阻等。
6） 高压元件：工作电压超过4kV （峰值）的元件。例如，行输出变压器、显象管管座。
7） 运动元件：例如电动机等。
9．2通用要求
应符合各元件的安全标准要求。通常有如下一些要求：
----标志和文件
----防触电保护
----电气间隙、爬电距离、绝缘穿透距离
----绝缘能力（抗电强度、绝缘电阻）
----发热
----耐热、耐燃、耐漏电起痕
----接地措施
----稳定性
9．3选择原则
1） 应符合元件本身的安全标准要求，尽可能选用经过认证的产品（例如CQC 认证）这样既能
保证其产品质量，又能减少整机产品认证的试验费用、加快认证速度。
2） 应注意所选元件的额定值是否与在整机上的使用场合和特殊使用要求相匹配。例如，用于
跨接在危险带电部件与可触及零部件之间的电容器必须使用Y 电容，而不能采用X 电容。用于危险带电部件与可触及零部件的隔离用的元部件，必须符合加强绝缘的要求。
参考文献：
1、《电子产品的安全要求、试验与设计》 中国赛宝（总部）实验室 编
2、《家用电子产品安全设计与使用指南》 张斌 宝靖敏 编
电子产品散热设计概述(doc 45页)
电子产品散热设计概述(doc 45页) 部门： xxx 时间： xxx 整理范文，仅供参考，可下载自行编辑
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电子产品的散热设计 一、为什么要进行散热设计 在调试或维修电路的时候，我们常提到一个词“**烧了”，这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，可能很少有人会追究这个词的用法，为什么不是用“坏”而是用“烧”？其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热**不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。所以电失效的很大一部分是热失效。 高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。 温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。 那么问一个问题，如果假设电流过载严重，但该部位散热极好，能把温升控制在很低的范围内，是不是器件就不会失效了呢？答案为“是”。 由此可见，如果想把产品的可靠性做高，一方面使设备和零部件的耐高温特性提高，能承受较大的热应力（因为环境温度或过载等引起均可）；另一方面是加强散热，使环境温度和过载引起的热量全部散掉，产品可靠性一样可以提高。 二、散热设计的目的 控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。 三、散热设计的方法 1、冷却方式的选择 我们机电设备常见的是散热方式是散热片和风扇两种散热方式，有时散热的程度不够，有时又过度散热了，那么何时应该散热，哪种方式散热最合适呢？这可以依据热流密度来评估，热流密度=热量 / 热通道面积。 按照《GJB/Z27-92 电子设备可靠性热设计手册》的规定（如下图1），根据可接受的温升的要求和计算出的热流密度，得出可接受的散热方法。如温升40℃（纵轴），热流密度0.04W/cm2（横轴），按下图找到交叉点，落在自然冷却区内，得出自然对流和辐射即可满足设计要求。
电子产品的设计要求
电子产品的设计要求 温州市科技职业学院田祖德 电子产品在设计前必须要按有关标准进行设计，不同的国家和地区有不同的标准；我们在设计产品时要求弄清楚我们所设计的产品是运往什么地方，这些产品在什么样的环境中工作及使用者。使用人员从专业技术人员扩展到办公人员，甚至到一般家庭中的老人、妇女、儿童。电子产品的安全性能已经在很大的使用范围内关系到使用者的人身安全及其周围的环境安全。 因此，我们在设计电路时不单是考虑电路的正确与否，还要考虑产品的整体结构及安全性能。 电子产品的安全设计一般原则： 1.电子产品和设备在正常工作条件下，不得对使用人员以及周围的环境造成危险。 2.设备在单一的故障条件下，不得对使用人员以用周围的环境造成危险。 3.设备在预期的各种环境应力条件下，不会由于受外界影响而变的不安全。 电子产品的安全设计的基本原则： 一.电子产品的安全要求： 1.防电击： 电子产品及设备防电击是所有用电设备的最起码的要求。为此任何电子产品都必须具有足够的防触电的措施。 2.防能量危险： 大电流输出端短路，能造成打火、熔化金属、引起火灾，所以低压电路也能存在危险。 3.防着火： 我们使用的电子产品的格料，一般要使用阻燃料，着火后烟雾小，毒气小的材料做外壳，意外发生火害警情时，不会产生二次着火，烟雾小不影响工作人员逃生，中毒的机会就小。 4.防高温： 凡是外露的零部件一般都是为了散热，那么就要去考虑它的温度，过高的温度可能会造成对使用者的灼伤。 5.防机械危险： 在电器产品中也存在一些运动器件，如电风扇的扇叶，这些都可能造成对使用者的伤害； 另外就是产品的外壳，接合处不能存在刀口状；产品重心、高真空度的器件都是我们设计人员必须去考虑的。 6.防辐射： 辐射分四大类，一是声频辐射，二是射频辐射，三是光辐射，四是电离子辐射。电子产品的使用者对辐射是全然不知的，这完全要靠我们设计人员在设计时认真的去考虑的事情。 7.防化学危险： 二.电子产品产的安全措施 接触某些液态物质，也是存在一些危险的，比如：汞，日光灯的汞蒸气，蓄电池内的酸液，电解电容中的电解液，这些都化学物质，如有泄漏就会对使用都带来伤害的危险。 为了防止以上的情况在产品中出现我们在设计时，必须认真的去考虑如何消除这些问题的存在。 1.为了防止电击可能性存在，我们在设计时要对产品作绝缘处理，一般一个产品都有两个 以上的防电击处理措施，一是基本绝缘条件，二是附加绝缘条件。例如一个电子产品的最基本的绝缘条件是塑胶外壳。电路板或其他电路与外壳间的距离为附加绝缘条件。设计人员不能因为有了附加绝缘条件而降低基本绝缘条件，另外，还可以增加一些其他方法的绝缘方式。 2.大电流在使用中也可能造成危害，大电流的产品在设计过程中要考虑线路漏电流的情 况，这里所说的漏电流，是指对人体有伤害的电流，这种电流在用电设备中是可以想法子去掉
完整的电子产品设计流程
产品特点 工程化的高速PCB 信号完整性与电磁兼容性仿真工具，操作简便，易于掌握 支持所有PCB 环境下的设计文件 支持PCB 前仿真/后仿真分析 支持PCB 叠层结构、物理参数的提取与设定 支持各种传输线的阻抗规划与计算 支持反射、串扰、损耗、过孔效应及电磁兼容性分析 通过匹配向导为高速网络提供串行、并行及差分匹配等方案 支持多板分析，可对板间传输的信号进行反射、串扰及损耗分析 提供DDR/DDRII/USB/SATA/ PCIX 等多种 Design Kit HyperLynx ：工程化的高速PCB 信号完整性与电磁兼容性分析环境 概述 电子工程师们越来越深刻地体会到：即 使电路板（PCB ）上的信号在低至几十兆的 频率范围内工作，也会受到开关速度在纳秒 （ns ）级的高速芯片的影响而产生大量的信 号完整性（SI ）与电磁兼容性（EMC ）问题。 一个优秀的电路设计，往往因为PCB 布局布 线时某些高速信号处理不当而造成严重的过 冲/下冲、延时、串扰及辐射等问题，最终导 致产品设计的失败。 Mentor Graphics 公司的HyperLynx 软件是业界应用最为普遍的高速PCB 仿真工 具。它包含前仿真环境（LineSim ），后仿真环境（BoardSim ）及多板分析功能，可以帮助设计者对电路板上频率低至几十兆赫兹，高达千兆赫兹（GHz ）以上的网络进行信号完整性与电磁兼容性仿真分析，消除设计隐 患，提高设计一版成功率。 操作简洁、功能齐全的信号完整性与电磁兼 容性分析环境 对于大多数工程师而言，信号完整性与 电磁兼容性分析仅仅是产品设计流程中的一 个环节，在此环节采用的工具必须与整个流 程中的其他工具相兼容，且要保证工程师能 快速掌握工具，并将其应用于实际的设计工 作。否则，性能再好的软件也很难在工程实 践中得到广泛应用。
电子产品热设计规范
电子产品热设计规范 1概述 1.1热设计的目的 采用适当可靠的方法控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过稳定运行要求的最高温度，以保证产品正常运行的安全性，长期运行的可靠性。 1.2热设计的基本问题 1.2.1耗散的热量决定了温升，因此也决定了任一给定结构的温度； 1.2.2热量以导热、对流及辐射传递出去，每种形式传递的热量与其热阻成反比； 1.2.3热量、热阻和温度是热设计中的重要参数； 1.2.4所有的冷却系统应是最简单又最经济的，并适合于特定的 电气和机械、环境条件，同时满足可靠性要求； 1.2.5热设计应与电气设计、结构设计、可靠性设计同时进行，当出现矛盾时，应进行权衡分析，折衷解决； 1.2.6热设计中允许有较大的误差； 1.2.7热设计应考虑的因素：包括 结构与尺寸 功耗 产品的经济性
与所要求的元器件的失效率相应的温度极限 电路布局 工作环境 1.3遵循的原则 1.3.1热设计应与电气设计、结构设计同时进行，使热设计、结构设计、电气设计相互兼顾； 1.3.2热设计应遵循相应的国际、国内标准、行业标准； 1.3.3热设计应满足产品的可靠性要求，以保证设备内的元器件均能在设定的热环境中长期正常工作。 1.3.4每个元器件的参数选择及安装位置及方式必须符合散热要求； 1.3.5在规定的使用期限内，冷却系统（如风扇等）的故障率应比元件的故障率低； 1.3.6在进行热设计时，应考虑相应的设计余量，以避免使用过程中因工况发生变化而引起的热耗散及流动阻力的增加。 1.3.7热设计不能盲目加大散热余量，尽量使用白然对流或低转速风扇等可靠性局的冷却方式。使用风扇冷却时，要保证噪首指标符合标准要求。 1.3.8热设计应考虑产品的经济性指标，在保证散热的前提下使其结构简单、可靠且体积最小、成本最低。 1.3.9冷却系统要便于监控与维护 2热设计基础 2.1术语 2.1.1 温升
电子产品设计规范案例
1.ID造型; 一个完整产品的设计过程,是从ID造型开始的，收到客户的原始资料（可以是草图，也可以是文字说明），ID即开始外形的设计；ID绘制满足客户要求的外形图方案，交客户确认，逐步修改直至客户认同；也有的公司是ID绘制几种草案，由客户选定一种，ID再在此草案基础上绘制外形图；外形图的类型，可以是2D 的工程图，含必要的投影视图；也可以是JPG彩图；不管是哪一种，一般需注名整体尺寸，至于表面工艺的要求则根据实际情况，尽量完整；外形图确定以后，接下来的工作就是结构设计工程师（以下简称MD）的了； 顺便提一下，如果客户的创意比较完整，有的公司就不用ID直接用MD做外形图； 如果产品对内部结构有明确的要求，有的公司在ID绘制外形图同时MD就要参与进来协助外形的调整； MD开始启动，先是资料核对，ID给MD的资料可以是JPG彩图，MD将彩图导入PROE 后描线；ID给MD的资料还可以是IGES线画图，MD将IGES线画图导入PROE后描线，这种方法精度较高;此外，如果是手机设计，还需要客户提供完整的电子方案，甚至实物； 2。建摸阶段， 以我的工作方法为例，MD根据ID提供的资料，先绘制一个基本形状（我习惯用BASE作为文件名）；BASE就象大楼的基石，所有的表面元件都要以BASE的曲面作为参考依据；所以MD做3D的BASE和ID做的有所不同，ID侧重造型，不必理会拔模角度，而MD不但要在BASE里做出拔模角度，还要清楚各个零件的装配关系，建议结构部的同事之间做一下小范围的沟通，交换一下意见，以免走弯路； 具体做法是先导入ID提供的文件，要尊重ID的设计意图，不能随意更改； 描线，PROE是参数化的设计工具，描线的目的在于方便测量和修改； 绘制曲面，曲面要和实体尽量一致，也是后续拆图的依据，可以的话尽量整合成封闭曲面局部不顺畅的曲面还可以用曲面造型来修补； BASE完成，请ID确认一下，这一步不要省略建摸阶段第二步，在BASE的基础上取面，拆画出各个零部件，拆分方式以ID的外形图为依据； 面/底壳，电池门只需做初步外形，里面掏完薄壳即可； 我做MP3，MP4的面/底壳壁厚取1.50mm，手机面/底壳壁厚取2.00mm，挂墙钟面/底壳壁厚取2.50mm，防水产品面/底壳壁厚可以取3.00mm； 另外面/底壳壁厚4.00mm的医疗器械我也做过，是客人担心强度一再坚持的，其实3.00mm 已经非常保险了，壁厚太厚很容易缩水，也容易产生内应力引起变形，担心强度不足完全可以通过在内部拉加强筋解决，效果远好过单一的增加壁厚； 建摸阶段第三步，制作装配图，将拆画出各个零部件按装配顺序分别引入，选择参考中心重合的对齐方式；放入电子方案，如LCD，LED，BATTERY，COB。。。将各个零部件引入装配图时，根据需要将有些零部件先做成一个组件，然后再把组件引入装配图时。 例如做翻盖手机时，总装配图里只有两个组件，上盖是一个组件，下盖是一个组件。上盖组件里面又分为A壳组件，B壳组件和LCD组件。下盖组件里面又分为C壳组件，D壳组件，主板组件和电池组件等。还可以再往下分 3、初始造型阶段：分三个方面； A：由造型工程师设计出产品的整体造型(ODM)；可由客户选择方案或自主开发。 B: 客户提供设计资料，例如：IGS档（居多）或者是图片(OEM)。 C: 由原有的外形的基础上更改；可由客户选择方案或自主开发。 4 建摸阶段第四步，位置检查，一般元件的摆放是有位置要求的。 例如：LCD的位置可以这样思考，镜片厚度1.50mm,双面帖厚度0.20mm，面壳局部掏薄厚
电子产品设计
电子产品设计 实训报告 目录 一、实训目的 (3) 二、实训要求 (3) 三、实训环境 (3) 四、实训内容 (3) 1.电子元件的识别-------------------------------------- 3 ⑴数码管 (3) ⑵74LS48 (4) ⑶74LS160 (5) ⑷74LS00 (7)
2.手工焊接-------------------------------------------- 8 ⑴焊接的定义 (8) (2)锡焊材料 (8) (3)手工焊接操作要领 (9) (4)焊接方法9 (5)时分电路仿真图9 ( 6)产品实物图10 3安全常识-------------------------------------------- 10 ( 1 )操作安全10 4protel DXP 软件学习11 5 收获和体会------------------------- 12 一、实训目的 通过电子产品设计与制作 (实训)，系统地进行电子工程实践和技能训练，培养理论与实践相结合的能力，提高独立思考、分析和解决电子电路实际问题的能 力。同时，巩固、扩展电子元器件及电子产品安装专业知识；掌握产品维修和维护的基本方法，实现知识向能力的转化，提高实践动手能力。 实训要求 1、学会看图、识图，了解简单电子产品的实现过程。 2、能够自己安装、焊接和调试简单的电子电路产品并学会使用测量仪器测量电 路。 3、学会分析电路，排除电路故障的方法。学会记录和处理实验数据、说明实验 结果，撰写实验报告。 4、能够使用计算机进行印刷电路板的设计。
5、培养严谨的科学态度，耐心细致的工作作风和主动研究的探索精神。 三、实训环境 江西工业工程职业技术学院实验楼302 实验室（焊接室）实验楼401实验室（仿真室） 四、实训内容 （ 1）数码管 七段数码管一般由8 个发光二极管组成，其中由7个细长的发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其控制简单，使用也方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管，如图所示。 数码显示管实物图 七段发光显示器结构（共阴共阳） （2）74LS48 74ls48 芯片是一种常见的七段数码管译码驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中，下面我就给大家介绍一下这个元件的衣些参数和应用技术等资料。 74ls48 引脚实物图 74ls48 逻辑功能表 （3）74LS160 同步十进制计数器74LS160作用：实现计时的功能，为脉冲分配器做好准备。 74LS160 结构和功能160 为十进制计数器，直接清零。简要说明:160 为可预置的十进制计数器，共有54/74160 和54/74LS160 两种线路结构型式, 其主要电器特性的典型值。
电子产品设计
电子产品设计 实训报告 院（系）：江西工院电子计算机系 专业：电气自动化班级：电气131班 学生姓名：刘群学号： 实训时间： 2014-5-24～2014－6－15 指导老师：舒为清张琴 提交时间： 2014-6-16 目录 一、实训目的 (3) 二、实训要求 (3) 三、实训环境 (3) 四、实训内容 (3) 1.电子元件的识别-----------------------------------------------------------3 (1)数码管 (3) (2)74LS48 (4) (3)74LS160 (5) (4)74LS00 (7) 2.手工焊接---------------------------------------------------------------------8 (1)焊接的定义 (8)
(2)锡焊材料 (8) (3)手工焊接操作要领 (9) (4)焊接方法 (9) (5)时分电路仿真图 (9) （6）产品实物图 (10) 3安全常识----------------------------------------------------------------------10 （1）操作安全 (10) 4 protel DXP软件学习 (11) 5收获和体会-------------------------------------------------------------------12 一、实训目的 通过电子产品设计与制作（实训），系统地进行电子工程实践和技能训练，培养理论与实践相结合的能力，提高独立思考、分析和解决电子电路实际问题的能力。同时，巩固、扩展电子元器件及电子产品安装专业 知识；掌握产品维修和维护的基本方法，实现知识向能力的转化，提 高实践动手能力。 二、实训要求 1、学会看图、识图，了解简单电子产品的实现过程。 2、能够自己安装、焊接和调试简单的电子电路产品并学会使用测 量仪器测量电路。 3、学会分析电路，排除电路故障的方法。学会记录和处理实验数据、 说明实验结果，撰写实验报告。 4、能够使用计算机进行印刷电路板的设计。
电子产品结构设计的标准及原则
电子产品结构设计的标准及原则 一、壁厚设计原则 塑胶材料基本设计守则壁厚的大小取决於产品需要承受的外力、是否作为其他零件的支撑、承接柱位的数量、伸出部份的多少以及选用的塑胶材料而定。一般的热塑性塑料壁厚设计应以4mm 为上限从经济角度来看过厚的产品不但增加物料成本 延长生产周期增加生产成本。从产品设计角度来看过厚的产品增加产生气孔的可能性大大削弱产品的刚性及强度。 模具的温度都比塑材的熔融温度低，当塑材刚从唧嘴中进入模具时，由于模具的温度更低，在模具表面会形成一层结晶层，约有0.2MM，造成能通过胶料的空间非常小，需要非常大的注塑压力,很有可能造成无法填满，现在有一些薄壁注塑技术就是应此而生的。最理想的壁厚分布无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度，但为满足功能上的需求以致壁厚有所改变总是无可避免的。在此情形，由厚胶料的地方过渡到薄胶料的地方应尽可能顺滑。太突然的壁厚过渡转变会导致因冷却速度不同和产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题 二、筋位设计原则 加强筋的作用加强筋在塑胶部件上是不可或缺的功能部份。加强筋增加产品的刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积对一些经常受到压力、扭力、弯曲的塑胶产品尤其适用。此外，加强筋更可充当内部流道助模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用。设计原则加强筋一般被放在塑胶产品的非接触面其伸展方向，应跟随产品最大应力和最大偏移量的方向选择加强筋的位置，亦受制於一些生产上的考虑如模腔充填、缩水及脱模等 三、柱位设计原则 1.支柱突出胶料壁厚是用以装配产品、隔开物件及支撑承托其他零件之用。 2.空心的支柱可以用来嵌入件、收紧螺丝等。 四、止口设计原则 反叉骨设计的一般尺寸 A、止口与反止口息息相关 配合使用。反止口的作用与止口相反，反止口是防止B壳朝外变形，同时防止A壳朝内缩。 B、反止口是做在母止口的那个壳上。 C、设计反止口时要注意离公扣单边8.0MM 至少6.0MM，因为扣位要变形 五、卡扣设计原则原理
电子产品结构设计指引
电子产品的结构设计过程 一个完整产品的结构设计过程 目录 一、ID造型 (2) 二、建摸阶段， (2) 三、初始造型阶段 (2) 四、建摸阶段第四步，位置检查，一般元件的摆放是有位置要求 (3) 五、谈一下自主设计方式，就是上面的A方案 (3) 六、举例说明 (3) 七、建模完成 (3) 八、一款收录机产品开发过程: (8) 九、设计开发补充 (8) 十、**厂的流程： (9)
一、ID造型 一个完整产品的设计过程,是从ID造型开始的，收到客户的原始资料（可以是草图，也可以是文字说明），ID即开始外形的设计；ID绘制满足客户要求的外形图方案，交客户确认，逐步修改直至客户认同；也有的公司是ID绘制几种草案，由客户选定一种，ID再在此草案基础上绘制外形图；外形图的类型，可以是2D 的工程图，含必要的投影视图；也可以是JPG彩图；不管是哪一种，一般需注名整体尺寸，至于表面工艺的要求则根据实际情况，尽量完整；外形图确定以后，接下来的工作就是结构设计工程师（以下简称MD）的了；顺便提一下，如果客户的创意比较完整，有的公司就不用ID直接用MD做外形图； 如果产品对内部结构有明确的要求，有的公司在ID绘制外形图同时MD就要参与进来协助外形的调整； MD开始启动，先是资料核对，ID给MD的资料可以是JPG彩图，MD将彩图导入PROE 后描线；ID给MD的资料还可以是IGES线画图，MD将IGES线画图导入PROE后描线，这种方法精度较高; 二、建摸阶段， 以我的工作方法为例，MD根据ID提供的资料，先绘制一个基本形状（我习惯用BASE 作为文件名）；BASE就象大楼的基石，所有的表面元件都要以BASE的曲面作为参考依据；所以MD做3D的BASE和ID做的有所不同，ID侧重造型，不必理会拔模角度，而MD不但要在BASE里做出拔模角度，还要清楚各个零件的装配关系，建议结构部的同事之间做一下小范围的沟通，交换一下意见，以免走弯路； 具体做法是 1、先导入ID提供的文件，要尊重ID的设计意图，不能随意更改； 2、描线，PROE是参数化的设计工具，描线的目的在于方便测量和修改； 3、绘制曲面，曲面要和实体尽量一致，也是后续拆图的依据，可以的话尽量整合成封 4、闭曲面局部不顺畅的曲面还可以用曲面造型来修补； 5、BASE完成，请ID确认一下，这一步不要省略建摸阶段第二步，在BASE的基础上取面，拆画出各个零部件，拆分方式以ID的外形图为依据； 6、面/底壳，电池门只需做初步外形，里面掏完薄壳即可； 我做MP3，MP4的面/底壳壁厚取1.50mm，手机面/底壳壁厚取2.00mm，挂墙钟面/底壳壁厚取2.50mm，防水产品面/底壳壁厚可以取3.00mm； 另外面/底壳壁厚 4.00mm的医疗器械我也做过，是客人担心强度一再坚持的，其实3.00mm已经非常保险了，壁厚太厚很容易缩水，也容易产生内应力引起变形，担心强度不足完全可以通过在内部拉加强筋解决，效果远好过单一的增加壁厚； 建摸阶段第三步，制作装配图，将拆画出各个零部件按装配顺序分别引入，选择参考中心重合的对齐方式；放入电子方案，如LCD，LED，BATTERY，COB。将各个零部件引入装配图时，根据需要将有些零部件先做成一个组件，然后再把组件引入装配图时。 例如做翻盖手机时，总装配图里只有两个组件，上盖是一个组件，下盖是一个组件。上盖组件里面又分为A壳组件，B壳组件和LCD组件。下盖组件里面又分为C壳组件，D壳组件，主板组件和电池组件等。还可以再往下分 三、初始造型阶段 分三个方面: A：由造型工程师设计出产品的整体造型(ODM)；可由客户选择方案或自主开发。 B: 客户提供设计资料，例如：IGS档（居多）或者是图片(OEM)。 C: 由原有的外形的基础上更改；可由客户选择方案或自主开发。
电子产品研发工艺设计规范教材
研发工艺设计规范 1.范围和简介 1.1 范围 本规范规定了研发设计中的相关工艺参数。 本规范适用于研发工艺设计 1.2简介 本规范从PCB外形，材料叠层，基准点，器件布局，走线，孔，阻焊，表面处理方式，丝印设计等多方面，从DFM角度定义了PCB的相关工艺设计参数。 2.引用规范性文件 下面是引用到的企业标准，以行业发布的最新标准为有效版本。 3 术语和定义 细间距器件：pitch≤0.65mm异型引脚器件以及pitch≤0.8mm的面阵列器件。 Stand off：器件安装在PCB板上后，本体底部与PCB表面的距离。 PCB表面处理方式缩写： 热风整平（HASL喷锡板）：Hot Air Solder Leveling 化学镍金（ENIG）：Electroless Nickel and Immersion Gold 有机可焊性保护涂层（OSP）：Organic Solderability Preservatives 说明：本规范没有定义的术语和定义请参考《印刷板设计，制造与组装术语与定义》（IEC60194）4. 拼板和辅助边连接设计 4.1 V-CUT连接 [1]当板与板之间为直线连接，边缘平整且不影响器件安装的PCB可用此种连接。V-CUT为直通型，不能在中间转弯。 [2]V-CUT设计要求的PCB推荐的板厚≤3.0mm。 [3]对于需要机器自动分板的PCB，V-CUT线两面（TOP和BOTTOM面）要求各保留不小于 1mm的器件禁布区，以避免在自动分板时损坏器件。
图1 ：V-CUT自动分板PCB禁布要求 同时还需要考虑自动分板机刀片的结构，如图2所示。在离板边禁布区5mm的范围内，不允许布局器件高度高于25mm的器件。 采用V-CUT设计时以上两条需要综合考虑，以条件苛刻者为准。保证在V-CUT的过程中不会损伤到元器件，且分板自如。 此时需考虑到V-CUT的边缘到线路（或PAD）边缘的安全距离“S”，以防止线路损伤或铜，一般要求S≥0.3mm。如图4所示。
电子产品热设计
目录 摘要： (2) 第1章电子产品热设计概述： (2) 第1.1节电子产品热设计理论基础 (2) 1.1.1 热传导： (2) 1.1.2 热对流 (2) 1.1.3 热辐射 (2) 第1.2节热设计的基本要求 (3) 第1.3节热设计中术语的定义 (3) 第1.4节电子设备的热环境 (3) 第1.5节热设计的详细步骤 (4) 第2章电子产品热设计分析 (5) 第2.1节主要电子元器件热设计 (5) 2.1.1 电阻器 (5) 2.1.2 变压器 (5) 第2.2节模块的热设计 (5) 电子产品热设计实例一：IBM “芯片帽”芯片散热系统 (6) 第2.3节整机散热设计 (7) 第2.4节机壳的热设计 (8) 第2.5节冷却方式设计： (9) 2.5.1 自然冷却设计 (9) 2.5.2 强迫风冷设计 (9) 电子产品热设计实例二：大型计算机散热设计： (10) 第3章散热器的热设计 (10) 第3.1节散热器的选择与使用 (10) 第3.2节散热器选用原则 (11) 第3.3节散热器结构设计基本准则 (11) 电子产品热设计实例三：高亮度LED封装散热设计 (11) 第4章电子产品热设计存在的问题与分析： (15) 总结 (15) 参考文献 (15)
电子产品热设计 摘要： 电子产品工作时，其输出功率只占产品输入功率的一部分，其损失的功率都以热能形式散发出去，尤其是功耗较大的元器件，如：变压器、大功耗电阻等，实际上它们是一个热源，使产品的温度升高。因此，热设计是保证电子产品能安全可靠工作的重要条件之一，是制约产品小型化的关键问题。另外，电子产品的温度与环境温度有关，环境温度越高，电子产品的温度也越高。由于电子产品中的元器件都有一定的温度范围，如果超过其温度极限，就将引起产品工作状态的改变，缩短其使用寿命，甚至损坏，使电子产品无法稳定可靠地工作。 第1章电子产品热设计概述： 电子产品的热设计就是根据热力学的基本原理，采取各种散热手段，使产品的工作温度不超过其极限温度，保证电子产品在预定的环境条件下稳定可靠地工作。 第1.1节电子产品热设计理论基础 热力学第二定律指出：热量总是自发的、不可逆转的，从高温处传向低温处，即：只要有温差存在，热量就会自发地从高温物体传向低温物体，形成热交换。热交换有三种模式：传导、对流、辐射。它们可以单独出现，也可能两种或三种形式同时出现。 1.1.1 热传导： 气体导热是由气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。金属导体中的导热主要靠自由电子的运动来完成。非导电固体中的导热通过晶格结构的振动实现的。液体中的导热机理主要靠弹性波的作用。 1.1.2 热对流 对流是指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中，且必然伴随着有导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程，称为对流换热。 由流体冷热各部分的密度不同所引起的对流称自然对流。若流体的运动由外力(泵、风机等)引起的，则称为强迫对流。 1.1.3 热辐射 物体以电磁波方式传递能量的过程称为热辐射。辐射能在真空中传递能量，且有能量方
电子产品散热设计
YEALINK 产品热设计 VCS项目散热预研 欧国彦 2012-12-4 电子产品的散热设计 一、为什么要进行散热设计 在调试或维修电路的时候，我们常提到一个词“**烧了”，这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，可能很少有人会追究这个词的用法，为什么不是用“坏”而是用“烧”其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热**不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。所以电失效的很大一部分是热失效。 高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。 温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。 那么问一个问题，如果假设电流过载严重，但该部位散热极好，能把温升控制在很低的范围内，是不是器件就不会失效了呢答案为“是”。 由此可见，如果想把产品的可靠性做高，一方面使设备和零部件的耐高温特性提高，能承受较大的热应力（因为环境温度或过载等引起均可）；另一方面是加强散热，使环境温度和过载引起的热量全部散掉，产品可靠性一样可以提高。 二、散热设计的目的 控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可 热设计、冷却方式、散热器、热管技术
电子产品设计与制作课程标准模板
目录 2017级信息技术公共课课程标准........................................... 错误!未定义书签。《办公应用》（课程编码XXXX）课程标准 ................................ 错误!未定义书签。《大学语文》(课程编码XXXX)课程标准.................................... 错误!未定义书签。2017级软件技术专业课程标准 .............................................. 错误!未定义书签。《SQL Server数据库技术》(课程编码XXXX)课程标准 ............. 错误!未定义书签。 注意：目录格式按照上面格式，课程编码各系部提供。
《电子产品设计与制作》 课程代码: （系部查询） 课程名称：电子产品设计与制作 课程类型: （理论+实践）课 总学时：64学时理论学时：48学时实训学时：16学时 学分：4学分 适用对象: 2017级智能化楼宇专业、2017级交通专业 先修课程：无 第一部分前言 一、课程性质与地位 1、课程性质 电子产品设计与制作是楼宇及交通专业的主要技术基础课。它建立在电路基础、模拟电子技术、数字电子技术等课程的基础之上，本课程的任务是使学生学会使用Protel软件绘制电路原理图以及印制板电路图，为以后的学习和专业工作打下坚实的基础。 2、课程定位 《电子产品设计与制作》对学生毕业后从事电子电路辅助设计岗位起着重要支撑作用。本课程设计通过设计智能电子产品实物方式，采取项目教学的方法培养学生电子线路的组装调试能力、软件编程能力、智能电子产品设计与应用能力和创新能力，本课程与前修课程《电子技术》、《传感器与自动检测》和《电子产品制作实训》相衔接，共同培养学生将理论知识融到实际项目开发系统中的综合应用能力；与后继课程《毕业设计》、《顶岗实习》相衔接，共同培养学生对实际项目的综合设计、开发及应用能力。为以后就业从事生产和科研工作提供较强的动手技能。
电子产品设计方案论证报告
XXXXXX产品 设计方案论证报告拟制： 审核： 批准： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX有限公司 年月日
（型号名称 3号黑体） 设计方案论证报告 1 线路设计（5号黑体） 1.1 引言（5号黑体） 瞬时中频频率（IIFM）测量组件是频率探测系统的关键部件之一，该组件完成对前端混频后的中频信号的频率的测量，直接决定了频率探测系统理论上的测频速度，精度和测量噪声指标。 1.2 项目来源及开发的意义（5号黑体） （含用途和使用范围。示例如下。格式要求，5号宋体，1.25倍行距） ××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。 1.3 国内外同类产品大发展动向及技术水平（5号黑体） （示例如下。格式要求，5号宋体，1.25倍行距） 考察瞬时中频测频（IIFM）组件技术在最近二十年间发展动向，传统的模拟电路鉴频器和各种比较、积分式测频电路由于受线性度较差，响应较慢，受温度漂移、噪声干扰等外部影响较难消除等固有问题的困扰，已经被逐渐淘汰，同时，随着高速数字技术的发展，多种基于现代数字系统的频率测量方法速度已经大大提高，远超过了模拟方式提供的响应速度，而且线性度高，温漂、噪声干扰小，已成为当今IIFM技术的主流。 国外IIFM的报道具体指标多数比较模糊，代表性的有美国《Journal of Electronic
Defense》 2002年报道的使用IIFM技术的IFM接收机，中频DC～30MHz，分辨率1KHz，测频时间约100nS。《Microwave Division》杂志2007年的报道，中频工作频段2～18GHz，测频时间最大400nS。国内相关研究近年较多，如2002年航天科工25所的报道，中频24～25MHz，测频时间1us，精度0.1Hz。2006年《电子测量技术》的报道，中频50～950MHz，测频时间最小400nS，误差约0.3MHz。 1.4 项目合同的技术指标要求（5号黑体） 1．工作频率70MHz±4MHz ，10.2M±1MHz 2．测频精度 2KHz，1KHz 3．测频速度 200nS 4．工作温度范围－40o C～85o C 1.5 样品解剖情况（5号黑体） （使用于仿制产品，正向设计产品略。示例如下。格式要求，5号宋体，1.25倍行距）a）样品电路原理图、基本工作原理及关键元器件的主要参数指标； b）样品主要技术指标（规范值，实测数据）； c）芯片照片、面积、版图极限尺寸（最小线宽、最小间距）及封装特点； d）样品电路工艺设计、线路设计、版图设计特点及其分析。 1.6 产品电路设计和版图设计方案（5号黑体） a）功能框图和详细单元电路图及工作原理；
电子产品设计流程
电子产品的设计流程 一、需求调研与需求分析： 1、产品构思，市场的调度落到实处，我们应该对我们所设计的产品进行一下调查，看看产品所使用的背景、所处的条件和使用者对产品的要求等等。 2、技术方案（技术、要求、能力可行性），我们要对我们所调查的事项进行一下分析，看看产品的市场需求量是不是很大、值不值得我们生产，产品的销售途径怎么样以及我们对产品的技术可行性，并且评估市场的规模、市场的潜力、和可能的市场接受度，并开始塑造产品概念。 3、成本构成（材料、价格），这个阶段主要分析减少成本的因素，要尽可能的降低成本获得最大的效益，如在采购方面。 二、方案阶段： 经过我们对产品的需求调研与分析，我们可以了解到是不是可以对它生产。若可以，我们就需要对它进行设计方案了。我们制订产品的方案设计，我们就要对该方案进行理论分析和计算，通过优化设计和必要的试验提出完整的电路原理图，关键元器件的参数计算，初步的结构设计等。 1、系统级设计，这个阶段主要是看产品性能指标的要求以及选择芯片型号。 2、电路模块，我们在原理设计的过程中，工程师在进行实际的布局布线前对系统的时间特性、信号完整性、电源完整性、散热情况等问题做一个最优化的分析，当然这些工作大多需要由专业的PCB设计工程师来完成，原理设计工程师通常没有办法考虑到这样细致和全面。 3、项目预期、测试方案、单元划分、成本估算、风险评估、进度计划、人员分配，需要明确产品的功能规格以及产品价值的描述等方面内容，决定产品的开发可行性，对产品的估计进行严格的调研，并完成
后续阶段的计划制定。在这个阶段，参与项目的人员也要确定，每个人员都要有严格的分工，各尽其职，认真完成各自的任务，并能很好的配合团队其他人员协调工作。 4、初样制作是检验设计方案正确与否的依据，我们根据上述预研阶段中在电路搭试的基础上，制作PCB手板及样品，进行各种参数的测试，并做出完整的记录。若制作的样品取得较为满意的测试结果，则写出初样制作总结报告，此外还应制作完成一份文档，以便我们后期可以使用它；若初样评审未通过，则重新进行预研，重新制作样板，直到初样评审通过为止，这个阶段的工作一定要仔细。 三、设计环节： 1、选择材料，这时候我们已经确定了各个部分的功能和作用，在选择芯片和器件的时候要尽量正确可行，我们在软件设计的时候程序要规范化，代码能短则短，一定要有注释且要规范到函数级。 2、产品的可靠性和稳定性，因为在产品卖出去之后我们无法预测他的工作环境和使用环境，这一系列的问题都需要我们注意，并且需要我们在产品出售之前要考虑，否则，产品会出现严重的问题导致不可估量的损失。 3、我们还应该了解电子产品的认证指标，如IEC61000-4-4,5。 4、我们还要考虑怎样设计电路板可以使它稳定、可靠。 四、测试： 设计人员在测试验证阶段，一方面要验证产品的功能、性能的指标是否满足产品的设计要求；另外一方面，还要验证在PCB设计前的仿真分析阶段和PCB设计后的仿真分析阶段所做的所有的仿真工作、分析工作是否是准确、可靠，为下一个产品开发奠定很好的理论和实际相结合的基础。这个阶段的工作重点是测试和验收，即模拟各种方法测试产品的稳定性，这一阶段的活动主要包括企业内部的产品测试以及用户测试，甚至包括产品的小批量测试生产以及市场的试销等，当然，这一阶段的标志是成功的通过产品测试，完成市场推广计划，以及建立可行的
电子产品散热设计方法
产品的热设计方法 介绍 为什么要进行热设计？ 高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。 温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。 介绍 热设计的目的 控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。 在本次讲座中将学到那些内容 风路的布局方法、产品的热设计计算方法、风扇的基本定律及噪音的评估方法、海拔高度对热设计的影响及解决对策、热仿真技术、热设计的发展趋势。 授课内容 风路的设计方法20分钟 产品的热设计计算方法40分钟 风扇的基本定律及噪音的评估方法20分钟 海拔高度对热设计的影响及解决对策20分钟 热仿真技术、热设计的发展趋势50分钟 概述 风路的设计方法：通过典型应用案例，让学员掌握风路布局的原则及方法。 产品的热设计计算方法：通过实例分析，了解散热器的校核计算方法、风量的计算方法、通风口的大小的计算方法。 风扇的基本定律及噪音的评估方法：了解风扇的基本定律及应用；了解噪音的评估方法。 海拔高度对热设计的影响及解决对策：了解海拔高度对风扇性能的影响、海拔高度对散热器及元器件的影响，了解在热设计如何考虑海拔高度对热设计准确度的影响。 热仿真技术：了解热仿真的目的、要求，常用热仿真软件介绍。 热设计的发展趋势：了解最新散热技术、了解新材料。 风路设计方法 自然冷却的风路设计 设计要点 ?机柜的后门(面板)不须开通风口。 ?底部或侧面不能漏风。 ?应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。 ?机柜上部的监控及配电不能阻塞风道，应保证上下具有大致相等的空间。 ?对散热器采用直齿的结构,模块放在机柜机架上后,应保证散热器垂直放置,即齿槽应垂直于水平面。对散热器采用斜齿的结构,除每个模块机箱前面板应开通风口外,在机柜的前面板也应开通风口。 风路设计方法 自然冷却的风路设计 设计案例 风路设计方法 自然冷却的风路设计 典型的自然冷机柜风道结构形式 风路设计方法 强迫冷却的风路设计 设计要点 ?如果发热分布均匀，元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发热源. ?如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量小的区域元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键发热器件。 ?如果风扇同时冷却散热器及模块内部的其它发热器件，应在模块内部采用阻流方法，使大部分的风量流
电子产品常用防水设计和防水处理方法
电子产品常用防水设计和防水处理方法 随着苹果三星等行业巨头把手机防水搬上舞台，电子产品防水又一次回到公众视野，虽然我们不能也不需要长期带着某种电子设备在水下工作和生活，但有时生活中的意外会电子产品瞬间殒命，比如现在跑步运动的人辣么多，运动耳机就成了慢跑伴侣，但汗水或者雨水时常会侵扰耳机，久而久之耳机pcba就会被腐蚀，同样的问题也存在于其它电子产品中，所以高品质的产品防水防潮防酸碱腐蚀应该成为一种标配。但让产品防水实际上是个较复杂的工艺，需要内外结合的设计，苹果就为了iphone7系列和iwatch上花了很多心思，终于实现ip68，青山新材料小编认为如何让产品防水工艺更简单，需要我们去思考改进并大胆尝试。 电子产品常见的防水设计方案 一、结构防水 结构防水是电子产品防水最为传统的模式，也应该是大多数工程师们最先想到的办法，主题思想是疏水，导流，外部封装与内部电气部分的有效隔离，产品的模具设计以及各种封堵是要点，当然越是复杂模具的成本也不便宜。比如前几年部分防水手机在设计耳机孔，充电口时候采用防水盖等设计方法，就是从外部着手去堵水，从而达到防水的目的。 手机防水设计 即便是从结构上做很多的改变依然无法更好的阻止水气的浸入，因为电子产品特别是手机、耳机类的产品是使用非常频繁的产品，使用者对外观的人为非人为破坏都是随时存在的，外观在使用过程中自身也存在着变形的风险，外观结合处的缝隙也会随之变形，成为潜在的担忧。 二、灌封防水 灌封方式防水目前常见的是采用环氧树脂灌封胶，是用于电子产品模组的灌封，可以将整个pcb板包裹其中，从而起到防水、防潮、防盐雾、防霉菌、抗震、抗外力冲击等，环氧树脂是饱和性树脂，以其为基材生产的环氧树脂灌封胶具有本体强度高、粘接力强、耐候性好、收缩率低、绝缘强度高、无毒环保等特性，灌封后能在-45-120℃间稳定的机械和电气性能。能对电路板全方位保护，极大提高电路板的使用寿命。但同时也存在一些比较致命的问题，比如pcb板的散热将会非常受影响，最麻烦的是产品几乎没有返修的可能，或者说返修成本过高。 电子产品树脂灌封胶防水 三、表面涂层防水 （1）三防漆类 三防漆也叫线路板保护油、披覆油、防水胶、绝缘漆、防潮漆，三防漆类产品普遍比较厚，基本上涂层厚度会达到50微米，散热不好，粘稠度高，一公斤产出比较低，干燥慢，甚至要一两小时才能干，三防漆是在电子产品pcb板上涂覆固化一层胶膜，用于电路板防潮、防腐蚀、防盐雾，但这层膜只能防护潮气和少量的水份，如果电子产品完全浸入水中工作它就会失效;由于三防漆自身工艺原因，因此不抗摔、不抗振动，受外力冲击容易剥落，对pcb板的防护作用非常有限，用肉眼直接观察很难看出来是否涂覆均匀。目前很多三防漆依然使用挥发性溶剂，对人体与环境有很大伤害，这对于一些产品要出口欧美的制造企业来说环保不能达标。 灌封胶对电路板的防护作用超过三防漆。如果只要起到一个最基本的防护作用,是可以选用三防漆防护。