Комментарии 28
Что то я не совсем понял. А почему при изначальном проектировании печатных плат сразу не сделать DRC? По моему все современные пакеты это умеют.
То есть:
1) Рассчитываем напряжение пробоя киловольт/мм для текстолита в вакууме
2) Вносим это расстояние для цепей с высоким напряжением
3) Делаем DRC контроль платы
4) Profit!
То есть:
1) Рассчитываем напряжение пробоя киловольт/мм для текстолита в вакууме
2) Вносим это расстояние для цепей с высоким напряжением
3) Делаем DRC контроль платы
4) Profit!
Процесс образования вакуумной дуги — вещь довольно сложная. Если интересны подробности, есть интересный отчет о НИР "Проведение проблемно-ориентированных исследований по разработке методов выявления механизмов возникновения дуговых разрядов в бортовом оборудовании космических аппаратов при длительной эксплуатации в условиях космического пространства и разработка рекомендаций по их предотвращению".
А внутри спутника — не вакуум? И если да, то почему?
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Для облегчения теплового режима приборы могут быть помещены в гермоотсек, заполненный газом, который используется в качестве теплоносителя.
Тогда в модели не хватает еще и состава газовой смеси помимо напряжения и давления
Да, если аппаратура в гермоотсеке, возможна объёмная ионизация, и при определённых условиях возможен пробой по закону Пашена. Но для этого должны быть дополнительные механизмы, связанные с локальным усилением эмиссионной способности поверхности (отсюда).
А почему вся плата не заливается пробоерезистивным компаундом сверху, и на вакум начхать, минимизировать влияния плазмы или газов
Иногда заливается, но есть особенности, которые надо учитывать. Увеличение массы, изменение теплообмена, к тому же имеют место зарядовые эффекты в объеме диэлектрика — "Если напряженность электрического поля в объеме облученного диэлектрика от внедренного заряда превысит его электрическую прочность, то произойдет электрический пробой диэлектрика на его поверхность. При некоторых условиях характер кумуляции энергии в разрядном канале соответствует электрическому взрыву" (Источник — Акишин А.И, «Космическое материаловедение»)
Можно же просто лаком покрыть — вес минимально увеличится.
Лаком покрывают всегда — но этого может быть недостаточно. В частности, под лаковым покрытием могут образовываться нитевидные кристаллы (НК), создающие локальное давление до 1МПа и прорывающие его. Если покрытие прочное, то НК будут расти под ним (источник).
В чем кардинально отличие от проектирования печатки под conformal coating для любого другого применения? Когда печатка под покрытием — наличие/отсутствие ваккума — маловолнущий фактор, как я понимаю.
Методики защит PCB разными видами conformal coatings давным давно отработаны, в том числе и в высоковольтных применениях. Проблема роста whiskers, т.е. «волос» т.е. «НК», достаточно успешно решается когда плату делают с ENIG покрытием, и сами компоненты берут не луженные, а золоченые.
На мой взгляд — проблема, несмотря на то, что она сложна, из пальца высосана. Давным давно решен вопрос с ростом whiskers, просто за счет использования правильного типа печатки(никелирование+золочение), правильных компонент(с золоченными выводами), и правильного(!!!) профиля при пайке.
Тот-же 3M дает вполне предметные рекомендации, и что самое главное гарантии, на технологии покрытия печатных плат своими защитными покрытиями для гарантированного снижения вероятностей пробоя за счет образования «волос».
Методики защит PCB разными видами conformal coatings давным давно отработаны, в том числе и в высоковольтных применениях. Проблема роста whiskers, т.е. «волос» т.е. «НК», достаточно успешно решается когда плату делают с ENIG покрытием, и сами компоненты берут не луженные, а золоченые.
На мой взгляд — проблема, несмотря на то, что она сложна, из пальца высосана. Давным давно решен вопрос с ростом whiskers, просто за счет использования правильного типа печатки(никелирование+золочение), правильных компонент(с золоченными выводами), и правильного(!!!) профиля при пайке.
Тот-же 3M дает вполне предметные рекомендации, и что самое главное гарантии, на технологии покрытия печатных плат своими защитными покрытиями для гарантированного снижения вероятностей пробоя за счет образования «волос».
Большое спасибо, уважаемым читателям за проявленный интерес к теме нашей разработки! Отвечу кратко на Ваши вопросы:
Рост «усиков» (whiskers) не является проблемой в настоящее время и не исследовалась в данном проекте.
Проблема в том, что лаковое покрытие в условиях длительной эксплуатации неизбежно трескается — этот процесс аналогичен разрушению пластикового бампера автомобиля со временем. Как только появляется трещина, т.е. обнажается металический элемент платы, риск возникновения разряда существенно возрастает. В реальности он выше, чем в случае без лакового покрытия. Причина данного явления в том, что диэлектрические поверхности в космических условиях превращаются в дополнительные источники эмиссии электронов, способствующих пробою. Диэлектрики вообще хорошие источники вторичных электронов, некоторые даже обладают рекордными показателями.
Закон Пашена для пробивных напряжений вообще не является достаточным критерием возникновения разряда. Он справедлив только для плоскопараллельных электродов. В конфигурации «острие-плоскость» пробивное напряжение уже значительно ниже, т.к. на острие электрическое поле на порядки выше, а ионизация определяется его модулем. Таким образом, без полноценного моделирования разряда здесь не обойтись. Выставлять зазоры с десятикратным запасом — значит увеличивать массу оборудования.
Рост «усиков» (whiskers) не является проблемой в настоящее время и не исследовалась в данном проекте.
Проблема в том, что лаковое покрытие в условиях длительной эксплуатации неизбежно трескается — этот процесс аналогичен разрушению пластикового бампера автомобиля со временем. Как только появляется трещина, т.е. обнажается металический элемент платы, риск возникновения разряда существенно возрастает. В реальности он выше, чем в случае без лакового покрытия. Причина данного явления в том, что диэлектрические поверхности в космических условиях превращаются в дополнительные источники эмиссии электронов, способствующих пробою. Диэлектрики вообще хорошие источники вторичных электронов, некоторые даже обладают рекордными показателями.
Закон Пашена для пробивных напряжений вообще не является достаточным критерием возникновения разряда. Он справедлив только для плоскопараллельных электродов. В конфигурации «острие-плоскость» пробивное напряжение уже значительно ниже, т.к. на острие электрическое поле на порядки выше, а ионизация определяется его модулем. Таким образом, без полноценного моделирования разряда здесь не обойтись. Выставлять зазоры с десятикратным запасом — значит увеличивать массу оборудования.
В самом начале статьи написано: чтобы не увеличивать вес.
Для сокращения веса
на сколько я знаю там ещё и проблема ионизирующего излучения не просто пустой звук. Иногда в платы спутников прилетают такие мощные частицы что и от 27-вольтовой шины 5-мм протуберанец вылетает. ещё совецкие лампы в проекторы дуговые делали с активацией торием — радиация сильно увеличивает шансы образования дуги в самых невозможных местах.
Неужели тот ужас, который показан на картинке №1 — летает?! Вы уж меня простите, но если такой треш изначально признают flight-worthy — то неудивительно, что оно сбоит.
Тот-же Altium достаточно хорошо делает расширенные DRC/ERC проверки. Использование внятных gap's и вдумчивое creeping distance позиционирование на плате — гарантированный способ в принципе обезопасить устройство от возможных проблем.
Кто сможет внятно дать _резюме_ статье: в чем вообще суть статьи? В том что можно моделировать в COMSOL?
Тот-же Altium достаточно хорошо делает расширенные DRC/ERC проверки. Использование внятных gap's и вдумчивое creeping distance позиционирование на плате — гарантированный способ в принципе обезопасить устройство от возможных проблем.
Кто сможет внятно дать _резюме_ статье: в чем вообще суть статьи? В том что можно моделировать в COMSOL?
Я так понимаю, статья именно о моделировании в COMSOL — автор и корпоративный блог об этом говорят, что само по себе не плохо. Пример не самый удачный — первый блин, так сказать, но если от него абстрагироваться, я за то, что бы материалов о моделировании было больше, желательно с более детальным описанием.
Вообще, был бы рад увидеть разбор тонкой настройки решателей для различных задач, хитрости и не очевидные настройки, которых в COMSOLе куча.
Вообще, был бы рад увидеть разбор тонкой настройки решателей для различных задач, хитрости и не очевидные настройки, которых в COMSOLе куча.
Добрый день, такой разбор устроить можно. Подскажите, пожалуйста, на примере задачи из какой области физики, было бы интереснее прочитать разбор?
Отвечу за него, ибо тоже было бы интересно краем глаза посмотреть. Да и вообще полезно когда в инете такое есть.
1. Тепловой расчёт. Скажем расчёт обдува радиатора в трубе.
2. Расчёт прочности простейшей конструкции, например ферма из профиля на изгиб.
3. Расчёт распространения звуковых волн.
1. Тепловой расчёт. Скажем расчёт обдува радиатора в трубе.
2. Расчёт прочности простейшей конструкции, например ферма из профиля на изгиб.
3. Расчёт распространения звуковых волн.
По данной теме рекомендую посмотреть наши видеоуроки:
1. Тепловой анализ
2. Механический анализ
3. Акустический анализ
На geektimes похожие материалы также будут появляться, а пока если есть более конкретные вопросы — то буду рад ответить (пишите в личку, в вк, в наши тех.поддержку).
Если интересно самостоятельно что-то попробовать сделать, то могу предоставить актуальную демоверсию пакета.
1. Тепловой анализ
2. Механический анализ
3. Акустический анализ
На geektimes похожие материалы также будут появляться, а пока если есть более конкретные вопросы — то буду рад ответить (пишите в личку, в вк, в наши тех.поддержку).
Если интересно самостоятельно что-то попробовать сделать, то могу предоставить актуальную демоверсию пакета.
В дополнение к ответу выше: Обращайтесь с конкретными вопросами к нам (в личку, в вк, в тех.поддержку) — так будет проще и с большей конкретикой. Кроме того, много очень детальных обзоров в том числе по решателям и настройкам на нашем сайте вот тут и без сомнения такие материалы будут со временем появляться и на geektimes (мы только начинаем)
Отвечу здесь на оба комментария. Лично меня интересует моделирование в области электрики и магнетизма, конкретно — моделирование сверхпроводящих материалов. Но вообще, думаю, будет интересно почитать и разборы в других областях.
Да, я периодически просматриваю подборку обзоров на приведенном сайте, в том числе и видео с вебинаров. В видео, обычно, подача материала более детальная, но текстовый формат удобнее — поиск нужного осуществляется быстрее по сравнению с отматыванием видео.
Будут конкретные вопросы, обращусь обязательно, спасибо!
Да, я периодически просматриваю подборку обзоров на приведенном сайте, в том числе и видео с вебинаров. В видео, обычно, подача материала более детальная, но текстовый формат удобнее — поиск нужного осуществляется быстрее по сравнению с отматыванием видео.
Будут конкретные вопросы, обращусь обязательно, спасибо!
По Вашей просьбе резюмирую. Диагностировать дугообразование в бортовой аппаратуре — это значит провести моделирование возникновения самостоятельного разряда. Других вариантов нет. Мы решали задачи ДИАГНОСТИКИ, а не дизайна. Нам предоставили плату, её разводку в Altium, и наша цель была — показать места, где загорится первичная дуга. Первичная дуга всегда порождает вторичные, которые и сжигают всё устройство.
Так вот, такая задача была решена впервые и нами. На основе COMSOL Multiphysics было построено приложение, которое импортировало геометрию устройства из Altium, корректировало её для дальнейших вычислений, производило декомпозицию согласно разработанной нами методике и определяло не только проблемное место, но и параметры среды, при которых загорится дуга.
Так вот, такая задача была решена впервые и нами. На основе COMSOL Multiphysics было построено приложение, которое импортировало геометрию устройства из Altium, корректировало её для дальнейших вычислений, производило декомпозицию согласно разработанной нами методике и определяло не только проблемное место, но и параметры среды, при которых загорится дуга.
Вот кстати видеодемонстрация работы разработанного авторами приложения.
Она была сделана для конкурса Create the Future 2016.
Она была сделана для конкурса Create the Future 2016.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Определение областей возникновения электрической дуги в электронике спутниковых систем