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陈同学

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第73章 电路设计

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林夏的指尖捏着0.8毫米的贴片电阻,在放大镜下对准电路板的焊盘。热风枪的温度稳定在320c,橘红色的气流掠过电路板,焊锡瞬间融化成银色的珠,将电阻牢牢固定。实验室的通风扇嗡嗡作响,窗外的深圳科技园正被暮色笼罩,远处写字楼的灯光透过百叶窗,在桌面上投下细长的光斑,与电路板上密密麻麻的铜箔线路交叠。

“夏姐,测试部刚反馈,我们上周交付的温控模块,在-20c低温环境下会出现电流波动,研发部催着要解决方案,明早上就得给答复。”助理工程师周抱着示波器跑进来,额头上还沾着焊锡膏的淡灰色痕迹,“我排查了半,没找到问题出在哪,您帮看看?”

林夏放下热风枪,摘下防静电手环,接过周递来的测试报告。报告上的波形图显示,低温环境下,模块的输出电流从1.5A骤降到0.8A,波动幅度超过40%。“把故障模块拿过来,我们测一下关键元器件的参数。”她起身走向测试台,那里摆满了万用表、示波器和可编程电源,是她工作了八年的“战场”。

周递来故障模块,林夏将其固定在测试夹具上,用探针连接电路板上的电源管理芯片引脚。示波器的屏幕上立刻跳出电压波形——正常温度下,芯片的输出电压稳定在5V,可当她打开低温箱,将温度设定到-20c时,电压波形开始出现杂波,逐渐降到4.2V。“是电源管理芯片的低温特性不达标。”林夏指着屏幕,“我们用的这款芯片 datasheet 上写的工作温度范围是-40c到85c,但实际测试下来,低于-15c就会出现电压跌落,明芯片批次有质量问题。”

“那怎么办?供应商这款芯片是定制的,补货至少要两周,可客户那边下周就要样机验收。”周急得直跺脚,“研发部已经在群里@我们好几次了,要是耽误了验收,项目奖金就没了。”

林夏打开电脑,调出元器件库,快速筛选符合“-40c到85c工作温度、5V输出、1.5A电流”参数的电源管理芯片。“有家上海的供应商有现货,型号是Adp2389,参数和我们原来用的芯片兼容,就是封装尺寸稍微大一点,需要修改电路板的布局。”她指着屏幕上的芯片封装图,“你现在联系供应商,确认今晚能不能发顺丰加急,我来重新设计电路板的电源部分,争取明早上完成样品焊接和测试。”

周立刻拿起手机联系供应商,林夏则打开Altium designer软件。屏幕上跳出熟悉的电路板设计界面,她拖动鼠标,删除原来的芯片封装,替换成Adp2389的封装,然后重新规划周边元器件的布局——电阻、电容的位置要重新调整,铜箔线路的宽度需要根据电流大优化,还要确保散热路径通畅,避免高温环境下出现过热问题。

实验室的时钟一圈圈转动,窗外的夜色越来越浓。林夏的眼睛紧紧盯着屏幕,手指在键盘和鼠标间快速切换,偶尔会停下来,用铅笔在草稿纸上计算铜箔的载流量:“1.5A电流,1oz铜厚,线路宽度至少要0.8mm,这里得加宽到1mm,保险一点。”

凌晨一点,供应商发来消息,芯片已经发出,明早上就能到。林夏松了口气,保存好设计文件,起身活动了一下僵硬的肩膀。她走到窗边,看着楼下空荡荡的停车场,想起三年前那个同样忙碌的夜晚——当时她负责的医疗设备电路板出现短路故障,客户要求三内解决,她和团队连续熬了两个通宵,最终在验收前一时搞定了问题,看着客户满意的笑容,她第一次觉得,电路板上那些冰冷的线路,其实藏着温暖的力量。

第二早上七点,芯片准时送到实验室。林夏和周立刻开始焊接,热风枪的温度再次升起,银色的焊锡在电路板上凝结成整齐的焊点。上午九点,样品焊接完成,林夏将其放入低温箱,设定好-20c的温度,然后连接示波器和电流计。

“滴——”低温箱发出提示音,温度达到设定值。林夏按下测试按钮,示波器的屏幕上跳出稳定的电压波形,电流计显示1.5A,波动幅度于2%。“成功了!”周兴奋地跳起来,“夏姐,您太厉害了,这下研发部不会催我们了!”

林夏笑了笑,揉了揉发酸的眼睛:“别高兴太早,我们再测几组数据,确保在全温度范围内都稳定,然后写一份详细的解决方案,发给测试部和研发部。”

刚处理完温控模块的问题,林夏就收到了项目经理张姐的消息,让她去会议室参加项目评审会。会议室内,研发、测试、生产部门的负责人都在,投影仪上显示着“新能源汽车bmS(电池管理系统)电路板设计方案”的标题。

“林工,你们设计的bmS电路板,生产部反馈贴片密度太高,Smt贴片时容易出现虚焊,能不能优化一下布局?”生产部经理李哥率先开口,手里拿着电路板的Gerber文件打印稿,“你看这里,两个0402封装的电容间距只有0.2mm,我们的贴片设备精度达不到,很容易焊错。”

林夏接过打印稿,仔细看了看电容的布局位置。“这两个电容是用来滤波的,必须靠近芯片的电源引脚,否则滤波效果会下降。”她指着图纸,“不过我们可以把电容换成0603封装,间距扩大到0.3mm,既能保证滤波效果,又能兼容生产设备的精度。另外,我会在Gerber文件里增加定位标记,方便贴片设备校准,减少虚焊风险。”

“那成本会不会增加?客户对成本控制很严格。”采购部负责人问道。

“0603封装比0402贵一点,但单颗差价只有0.02元,整个电路板用20颗,总成本只增加0.4元,在客户的成本预算范围内。”林夏早有准备,拿出成本核算表,“而且优化布局后,生产良率能从85%提升到95%,反而能降低返工成本,总体是划算的。”

会议结束后,林夏回到实验室,开始修改bmS电路板的布局。她将0402电容替换成0603封装,调整间距,然后在电路板的四个角增加定位标记。修改完成后,她把新的Gerber文件发给生产部,同时附上一份《布局优化明》,详细解释修改的原因和优势。

下午三点,林夏接到一个陌生电话,是大学同学陈默打来的。“夏夏,我创业做智能家居控制器,最近在设计电路板,遇到个难题,想请你帮忙看看。”陈默的声音有些急切,“我们的控制器在连接i-Fi时会出现死机,排查了好久,没找到原因,你有时间吗?”

林夏看了看日程表,下午没有紧急任务,便答应下来:“你把电路图和死机时的测试数据发给我,我帮你分析一下。”

半时后,陈默发来文件。林夏打开电路图,发现i-Fi模块的电源直接从主控芯片的Ldo输出端取电,而Ldo的输出电流只有500mA,i-Fi模块在峰值工作时的电流需要800mA,明显供不应求。“问题找到了,是电源带载能力不足。”林夏拨通陈默的电话,“你在i-Fi模块的电源端加一个dc-dc转换器,把Ldo的输出电压转换成3.3V,电流提升到1A,就能解决死机问题。另外,在转换器和i-Fi模块之间加一个100uF的钽电容,减少电流波动对模块的影响。”

“太感谢了!我找了好几个工程师都没找到问题,还是你厉害。”陈默的声音充满感激,“等产品做出来,我第一个寄给你试用。”

挂羚话,林夏的心里暖暖的。她想起刚入行时,师傅告诉她的话:“电路设计不是简单的元器件堆砌,而是要理解每一个元器件的特性,考虑温度、湿度、电磁干扰等各种因素,还要兼顾生产、成本和用户体验,只有这样,才能设计出稳定可靠的产品。”这些年,她一直记着这句话,在电路板的方寸之间,倾注着自己的专业和热爱。

傍晚六点,林夏终于处理完所有工作。她收拾好实验室,摘下防静电服,走出办公楼。深圳的晚风带着海的气息,吹走了一的疲惫。她拿出手机,给女儿发了条视频消息——屏幕里,三岁的女儿正拿着玩具电路板,模仿着她的样子,用镊子夹着玩具电阻,嘴里念叨着:“妈妈,我也要设计电路板,保护大家的安全。”

林夏笑着回复:“好呀,等妈妈回家,教你认识电阻和电容,好不好?”

回到家,女儿扑进她怀里,指着电视里的新能源汽车:“妈妈,爸爸你设计的电路板能让汽车跑更远,是真的吗?”

“是真的呀。”林夏抱起女儿,坐在沙发上,“妈妈设计的电路板,能帮汽车管理电池,让电池更耐用,这样汽车就能跑更远,带我们去更多地方玩了。”

女儿似懂非懂地点点头,手摸着林夏的脸颊:“妈妈,你今累不累?我给你捶捶背。”

林夏的眼眶有些发热,她知道,自己的工作虽然辛苦,经常加班熬夜,但能为家人、为客户、为这个世界创造一点价值,就足够了。她看着女儿稚嫩的脸庞,想起实验室里那些闪烁的示波器波形,想起电路板上那些银色的焊点,突然觉得,那些看似冰冷的电路,其实都藏着微光——是对专业的坚守,是对责任的担当,更是对生活的热爱。

第二早上,林夏准时来到实验室。周兴奋地跑过来:“夏姐,低温环境下的温控模块测试全部通过,客户那边已经确认验收时间了!bmS电路板的优化方案,生产部也没问题,下周就能开始贴片试产。”

林夏点点头,拿起放大镜,再次对准新的电路板。热风枪的气流再次升起,银色的焊锡在阳光下闪烁,像极了她心中永不熄灭的微光。她知道,未来还会有更多的电路设计挑战等着她,但她不会退缩——因为她相信,每一块精心设计的电路板,都能成为点亮生活的微光,照亮前行的路。

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