幾天前，一個朋友碰到了一個棘手的技術(shù)問題，找到了我。

朋友應(yīng)其客戶要求找人設(shè)計了一款用于控制顯示屏上下位置的裝置，功能比較簡單：

根據(jù)按鍵操作或者是藍牙命令調(diào)節(jié)電腦顯示屏的上下位置；

這樣做好了，客戶不遠萬里來到工廠一起調(diào)試樣機。

在關(guān)鍵節(jié)骨眼上，樣品掉了鏈子：只要一啟動電機，單片機就死機重啟。

反復(fù)測試和調(diào)整，始終無法解決問題。

無奈之下，找到了我這個有幾十年工作經(jīng)驗的工程師。

我讓朋友把電路圖和PCB發(fā)給了我，如下圖：

電路原理圖

PCB

線性變壓器將220VAC轉(zhuǎn)為12VAC之后，經(jīng)過橋式整流由電容濾成脈動直流由穩(wěn)壓成直流5.0V給控制電路供電；

12VAC還給電機供電。

單片機通過繼電器控制電機運行；

該電路圖和PCB有以下幾點值得重點關(guān)注；

橋式整流后級的儲能電容是1個100uF/50V的電解電容；

RS485的A+，B-輸出沒有任何保護；

給電機供電的導(dǎo)線，從top layer到bottom layer的連接，僅用兩個0.3mm/0.8mm的過孔；

單片機死機重啟，比較有可能有以下兩個原因：

電源跌落，電機運行瞬間，電機的磁場還沒有建立，電機的阻抗為導(dǎo)線的直流等效電阻，此時的電流非常大，高達正常工作電流的近十倍。

由線性變壓器供電的儲能電容僅為100uF，是遠遠不夠的，根據(jù)本人多年的經(jīng)驗，線性變壓器共電的儲能電容至少應(yīng)該為幾千uF。一般多用4700uF或者6800uF。

由二極管整流橋整成的直流為頻率為50Hz的脈動直流，而不是一條恒定的直線。

根據(jù)I=Cdu/dt，我們可以根據(jù)負載電流大概估算出所需儲能電容的大小。

電機啟動瞬間的瞬態(tài)過程中，啟動電流非常大，線性變壓的輸出可能被拉低，沒有辦法給+5V的穩(wěn)壓電路供電；

此時，由儲能電容向控制電路供電，兩個繼電器線圈電流為100mA，啟動時間如果為100ms，如果此時允許2v的電壓跌落；

電容C=100mA*100ms/2=10000uF。

干擾信號耦合到復(fù)位腳導(dǎo)致復(fù)位，電機啟動瞬間，電流變化非常大。

其產(chǎn)生的變化磁場也非常大，如果復(fù)位腳的導(dǎo)線因為這個變化的磁場感應(yīng)出干擾電壓，也有可能導(dǎo)致復(fù)位。

從PCB板上來看，電機控制線離單片機還有幾十cm的距離，而且PCB的走線也沒有看出形成環(huán)路。

應(yīng)該不至于有那么大的干擾導(dǎo)致復(fù)位。

綜合以上兩點考慮，我立即讓朋友找客戶做了以下事情：

用示波器測試橋式整流之后的電壓波形，其不是一條恒定直流，而是一條波動的線，在的果然在電機啟動時，電壓發(fā)生了跌落；

2）將100uF/50V的電容改成4700uF/50V的電容，故障消失，電機啟動時，單片機不再死機；

至此，問題順利解決，最后我讓朋友對該電路圖以及PCB進一步做了下述改進：

1)大電流的導(dǎo)線不能只用兩個過孔來做層間連接，過孔的載流能力很差，印象中過孔的銅箔厚度僅為0.5OZ， 僅為17um，大電流時，直接就燒毀斷路了。

2)RS485的輸出腳A+， B-需要加TVS進行保護；

3)為了降低干擾，可以在電機控制輸出端加上TVS吸引高壓的反向電動勢。

4)可以考慮在電機控制輸出端加上自恢復(fù)保險絲PTC，做輸出短路保護，避免輸出短路時燒斷銅箔。