北 华 航 天 工 业 学 院

课程设计报告（论文）

设计课题：电子工艺设计报告   

专业班级：  B12242                

学生姓名：  李云鑫                

指导教师：  王晓     王鑫      

设计时间：  20##年6月         

北华航天工业学院电子工程系

    电子工艺     课程设计任务书

指导教师：                  教研室主任：           

年   月   日

注：本表下发学生一份，指导教师一份，栏目不够时请另附页。

课程设计任务书装订于设计计算说明书（或论文）封面之后，目录页之前。

内     容     摘      要

设计一个电子产品，除了电子电路、程序以外还必须要有一个电子电路的固定安装载体，也就是产品的外壳，一个好的外壳设计可以美化产品、提高产品的安全性、抗震性、可靠性。产品结构在电子产品中的作用不能忽视，好的外壳，不仅能起到上述四个作用，还可以降低成本，提高产品的使用寿命。

索引关键词：环境  热设计 减震和缓冲  电磁兼容

目           录

一 概    述    ………… ……………………………………………………5

二 方案设计与论证……………………………………………………………5

  三 总原理图及元器件清单…………………………………… 6

四 安装与调试………………………………………………………12                                           

五、性能测试与分析………………………………………………………12

   六 结论………………………………………………………13

   七 心得体会………………………………………………………13

   八 参考文献………………………………………………………14

   

     

 

一、   概述

电子设备的设计通常包括线路设计和结构设计。线路设计是根据产品的性能要求和技术条件，确定设计方案，初定方框图和电路图，在此基础上进行必要的计算和试验，最终确定线路图并选定元器件及其参数。电子设备的结构设计是根据线路设计提供的资料和数据并考虑电子设备的性能要求和技术条件等，合理的布置元器件，使之组成部件或电路单元，同时还要与其他单元连接起来，进行机械设计和防护设计等，最后组成一台完整的产品，给出全部工作图纸。

二、方案设计与论证

设计一个电子产品，除了电子电路、程序以外还必须要有一个电子电路的固定安装载体，也就是产品的外壳，一个好的外壳设计可以美化产品、提高产品的安全性、抗震性、可靠性。产品结构在电子产品中的作用外壳是电子产品的主要组成部分之一，它在一个产品中起到一下四个方面的作用：1美观，2防护，3抗震，4抗干扰。1美观：毋庸置疑，电子产品的外壳在美观设计方面，起到不可替代的作用，特别是民用电子产品，美观性十分重要。电子产品的美观设计一般委托美工设计人员来实现，但是美工设计往往没有电工基础，也没有外壳材料的化工、金工基础，所以设计的产品外观往往是好看，但做不出来或很难实现。2防护：多数的电子产品有防护的要求，比如要达到IP54IP67等防护等级，这些要求只能靠外壳实现，因此，设计外壳时必须考虑到这些防护要求，一般塑料材料的防水、防尘、防酸碱性能好一些，特别是防水性能，非塑料材料莫属。3抗震：如果电子产品需要具备抗震性能，往往需要从两方面入手，一是电子部件的结构，比如内部电路板的排列、电子元器件、焊接工艺、配线工艺等，另一方面就是产品的外壳。外壳的抗震性从两方面来实现，1材料，不能选用低密度的ABS材料，要选用尼龙或PTS、橡胶等弹性材料，2设计，根据产品的特点在适当的地方增加厚度，添加加强筋，预作缓冲槽等，但是不能增加太多的重量。4抗干扰：抗干扰是电子产品必须必备的性能，不仅要能滤除通过连接线路传输的干扰信号，还要屏蔽空间电磁场的干扰。提高产品的抗干扰性能是电子工程师十分痛疼得一件事情，但如果换一个角度，通过产品结构或外壳设计横可能有些干扰问题迎刃而解，比如，通过结构设计，使产品的强电部分与弱电部分分开，通过外壳设计使外壳尽可能的成为紧密联结的整体，降低接触电阻，或者在外壳的特定部位增加系列异型孔，屏蔽或吸收特定频率的干扰波，等等措施，可以有效地解决干扰问题。总之，产品结构（外壳）在电子产品中的作用不能忽视，好的外壳，不仅能起到上述四个作用，还可以降低成本，提高产品的使用寿命。而电子设备的失效有很大部分就是因设备所处环境而造成的，电子设备所处的环境虽然复杂多样，多少大概的可分为气候因素、机械因素和电磁干扰。

一、     环境因素

环境因素除了温度、湿度、气压等重要因素外，还包括盐雾大气污染、灰尘、日光照射等因素。环境因素的设计主要的有对潮湿、金属腐蚀等一些的电子设备防护设计和电子设备热设计。

１、潮湿、生物危害及防护

（1）、潮湿的危害

气候条件对电子产品的影响是很多方面的，但是从设备的生产故障的直接因素看来，潮湿是主要因素。

潮湿对电子产品的重要破坏有：引起金属腐蚀及加快腐蚀的速度、使金属材料性能的变坏、失效，水电一种极性介质能够改变电器元件的参数，在一定温度下它有利于霉菌的生长，当温度升高或空气中含有杂质时潮湿的影响和危害将加剧。物体的吸湿的主要形式是扩散、吸收、吸附、凝露。

（2）、防潮措施

防潮措施首先是合理地选择材料，在满足机构强度要求和经济性的情况下，应采用耐腐蚀、耐潮湿、化学性能稳定的材料，同时采取表面憎水处理、密封等方法。

2、生物危害及防护

（2）、生物的危害

霉菌的危害，其直接危害主要是由于霉菌在生长和繁殖过程中从有机物材料中吸取营养成分，从而使材料机构发生破坏，强度降低，物理性能变坏，同时霉菌的本身也会使电子产品短路，给电子产品带来严重的后果。其间接到危害是引起金属腐蚀和绝缘性能的恶化，同时霉菌还会破坏元件和设备的外观，以及对人本身造成毒害作用

（3）、霉菌的防护措施

防止生物危害最基本的方法是进行合理的机构设计或采用密封结构，加大受腐蚀材料的厚度，可选有耐腐蚀的材料及阴极保护法等来减少生物对电子产品的危害。

所以在电子产品的防腐蚀设计主要是选择合适的防腐蚀覆盖层，选有耐腐蚀材料及进行合理的结构设计。金属材料的表面防腐蚀覆盖层主要有金属镀层、金属表面化学处理和有机覆盖层等三种。

金属防腐蚀除使用覆盖层外，还应从产品机构设计上加以考虑，其中合理的选材与恰当的机构形式对防止电子设备的腐蚀十分有效。

2、电子设备的热设计

电子产品工作时，输入功率只有一部分作有用功输出，还有很多的电能转化成热能，使电子产品的元器件温度升高。而元器件允许的工作温度都是有限的，如果实际温度超过了元器件的允许温度，则元器件的性能会变坏，甚至烧毁。晶体管、电阻、电容、变压器、印制电路板等都是如此。尤其的晶体管，其最大的弱点是对温度十分敏感。

温度变化对电子电路的工作状态、电路性能都有影响对晶体管，

其结温越高，放大倍数越高。此为温度对晶体管的生命也有影响。温度过高会降低晶体管的使用寿命。因此，电子产品热控制的目的是要芯片级、元件级、组建级和系统级提供良好的热环境，保证它们在规定的热环境下，能按预定的参数正常工作，可靠地工作。热控制系统必须在规定的使用期内，完成所规定的功能，并以减少的维护保证其正常的工作。

(1)散热的方法

1、增强热传导散热的主要措施有：

a、选用导热系数较大的材料制造热传导零件；

b、最大限度地减少接触热阻，适当增大热传导零件间的接触面积压力，在两接触面间隙硅脂或垫入软金属箔，如铟片、铜箔等均是减少接触热阻最有效的方法。

C、尽量缩短热传导的路径，热传导路径中不应有绝热或隔热元件。

所以，电子产品的热设计主要有电子产品的自然散热、电子产品的强迫空气冷却、液体冷却、蒸发冷却和热点制冷与热管。

1、电子产品的自然散热对于功率密度不高的电子产品，如电子测量仪器、电子医疗仪器，其散热一般不用采取特殊措施，主要的就是通过自然散热的方式实现散热。它的传热途径是设备内部电子元器件及印制电路板等通过导热、对流和辐射等方式将热量传至周围介质（如空气）自然散热不仅成本低，而且可靠性高。增强电子产品自然冷却的能力，可以从以下几个方面进行认真设计：

a、改善产品内部电子元器件向机壳的传热能力；

b提高机壳向外界的传热能力；

c尽量降低传热途径各个环节的热阻，形成一条低热阻流通路，

保证产品在允许的温度范围内正常工作。电子设备自然散热时的热流途径

总散热量=机壳对流散热量+机壳辐射散热量

二、机械作用因素

 1、概述

电子产品在使用和运输过程中，不可能避免地会受到振动、冲击等机械力的作用，具体的可以分为四类：周期性振动、非周期性干扰

碰撞、冲击、离心加速度、随机振动。振动与冲击对电子设备的影响是多方面的一般振动会引起元件或材料的疲劳损坏，而冲击则会因瞬时加速度很大而造成元器件或材料的强度破坏。振动引起的故障约占80%，冲击引起的故障约占20%

2、隔振原理及法方

为力减少振动和冲击的影响，保证电子产品在振动和冲击的情况下仍然可靠地工作，一般采用两个方面的措施。

（1）提高电子产品各元器件及机构件本身的抗振动、冲击的能力，采用各种方法使元器件及结构件有足够的强度与刚度；

（2）采取隔离措施，隔振措施主要分两种：一种是主动隔振；另一种是被动隔振。

主动隔振和被动隔振的共同点是安装减震器（弹簧），但减震器上去后，可能使要保护的电子产品的振动减少了，也可能使振动比原来更大。因此必须了解振动的基本原理，否则可能会得到相反的结果。

  减震器是一种用来减少或消除振动及冲击的严重特殊元件。其常用的材料有毛毡、蜂窝式纸板、泡沫塑料、橡胶及金属弹簧。电子产品常用的减振器有橡胶减振器和金属弹簧减振器两种。

三、电磁干扰

电子设备工作时，常会受到来自各种因素的电磁干扰。电子设备的小型化使干扰源与敏感单元靠得很近，使干扰传播路劲缩短，干扰机会增大。器件的小型化也增加了它们对干扰的敏感度。由于电子设备越来越小并且便于携带，流动性很大，有时还与其他机电设备安装于同一载体或空间，如汽车电话、手提电脑等设备随处可用，而不一定局限与办公室那样的受控环境。这样一切使得电磁干扰日趋严重，由此带来了兼容性问题。

四、电子产品技术工艺文件及计算机辅助工艺设计

在现代生产中，信息的传递和反馈是十分重要的。信息的表述不外乎用文字和图形记载在纸上，或者用图像的方式显示在屏幕上。

从事电子产品的设计、生产和使用的人员总是要和各种各样的电气图、文字表格、说明书、文、表统称为技术文件。现代的电子产品的设计和加工再也不能依靠手工作坊式的口头传述，而要遵循复杂的技术文件——设计文件和工艺文件——进行操作。设计和工业文件是电子产品加工过程中需要的两个主要技术文件，它们都是把设计目标转换成生产过程的操作控制文件，在生产中有极其重要的指导作用。设计文件表述了电子产品的电路和结构原理、功能机质量指标工艺文件则是电子产品加工过程必须执行的指导性文件。通俗的说，前者规定做什么，后者规定怎么做。技术文件的特点有

1标准化：

标准化是电子产品技术文件的基本要求，电子产品技术文件要求全面、严格执行国家标准或企业标准。电子产品技术文件标准化审查主要审查产品技术文件大的完整性、正确性、一致性。

2管理严格：

电子产品技术文件由企业技术管理部门进行管理，

涉及文件的审核、签署、更改、保密、等方面，这一切都需要按技术管理标准来操作。

电子产品结构与工工艺在电子产品的设计中起着至关重要的作用，没有最好，但可以根据以上几点把它做的更好。

三、元器件清单

 

四、安装与调试

检查下是否外壳有损坏，壳大小是否符合实物大小。如符合则正常安装，准备好需要的螺丝刀等必须工具。

五、性能测试与分析

1、涂层耐磨测试

摩擦试验，就是通过针对物件或材料实际面对摩擦的部位进行加速的摩擦测试，以便在短时间内测试其耐摩擦能力。国际上最常见的摩擦试验是RCA纸带摩擦试验。通过REC纸带摩擦试验机进行，根据相关的标准进行判定。RCA纸带耐磨试验机适用于手机按键印字，手机外壳，塑料外壳涂层等耐磨性能测试。

2、老化测试

在一定的时间内一定的温度下，观看产品外观上的变化。测试后要与试验前的产品急进对比，对产品的表面，颜色，外观进行评级，从1级到5级，1级为最差。5级为最佳。

3、强度测试

塑料外壳的强度测试是用原料注塑成哑铃形之后再用拉力机来拉，得出拉伸强度。耐冲击性的方法有两大类，一类就是用球砸的方法，测试的是这个外壳的耐冲击性，根据冲击物接触面的直径，硬度，重量，冲击距离不同而衍生出多种方法；还有一种就是和测试拉伸强度类似，把塑料原料注塑成标准的冲击样条，用专门的冲击仪器来测，根据冲击设备分成悬臂量和简支梁两种，根据样条可以分成有缺口和无缺口两种。

六、结论

电子设备的结构设计,要考虑的因素很多,不仅仅要考虑热设计、电磁兼容设计，同时还需要考虑抗振动冲击性，机动性，可维修性，可操作性等等。当然，设备的体积、重量和造价等因素也是必须要考虑的因素

七、 心得体会

在这段时间中，我学会了自学、耐心。锻炼了良好的心理素质，在解决问题的过程中我深刻的意识到“失败是成功之母”这句话。在错误中不断纠正和学习，在实践中了解理论学习的重要性。同时，在结构设计的过程中，有时候不能够把每一个方面做到尽善尽美，当个因素遇到矛盾时，要进行综合考虑，在各矛盾中选择最优的方案。

八、参考文献

钟名湖《电子产品结构工艺》高等教育出版社，2004

万少华《电子产品结构与工艺》北京邮电大学出版社，2008

 张祖林《电子产品制造工艺》华中科技大学出版社，2008

王卫平《电子产品制造工艺》高等教育出版社，2005

电子工程系  电子工艺   课程设计成绩评定表

专业：测控技术与仪器   班级： B12242    学号：  01  姓名：李云鑫                  

                                     年    月     日

 

第二篇：电子工艺设计报告

目录

设计说明……………………………………………………………………………2

1.需求分析…………………………………………………………………………3

1.1市场现状……………………………………………………………………3

1.2设计初衷……………………………………………………………………3

2.设计概要…………………………………………………………………………4

2.1元件选择……………………………………………………………………4

2.2主要元件参数………………………………………………………………4

3.详细设计…………………………………………………………………………5

3.1总电路设计…………………………………………………………………5

3.2工作原理……………………………………………………………………5

3.3 PCB封装图…………………………………………………………………6

3.4 详细元件参数列表…………………………………………………………7

4.电路调试分析…………………………………………………………………… 8

5.总结……………………………………………………………………………… 9

致谢………………………………………………………………………………… 10

参考文献…………………………………………………………………………… 11

 

设计总说明

设计的手机充电器主要功能是将民用的220V交流电源方便快捷的转化成手机所需要的低电压6.0V电源，为长期高效的使用手机提供了可能。充电器的设计应能尽可能限制因机械、电气过载或故障、异常工作或使用不当而造成起火或电击危险。变压器过载试验按照GB4943中附录C1的要求进行。可模拟下列故障条件： 一是一次电路中任何元器件的失效； 二是二次电路中任何元器件的失效。充电器外壳和印制板及元器件所用的材料应能使引燃危险和火焰蔓延减小到最低限度，为V－2级或更优等级。在进行耐热及防火试验时，V-0级材料可以燃烧或灼热，但其持续时间平均不超过5s，在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物不会使脱脂棉引燃。V-1级材料可以燃烧或灼热，但其持续时间平均不超过25s，在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物不会使脱脂棉引燃。V-2级材料可以燃烧或灼热，但其持续时间平均不超过25s，在燃烧时所释放的灼热微粒或燃烧滴落物会使脱脂棉引燃。进行本试验时可能会冒出有毒的烟雾，在适用的情况下，试验可以在通风柜中进行，或者在通风良好的房间内进行，但是不能出现可能使试验结果无效的气流。

   

关键词：交流电 ， 方便 ， 电源 ， 电阻  ，便捷， 高效

1 需求分析

1.1市场现状

手机使用已经很普遍，特别是近年智能机，3G手机，商务手机的发展迅速，手机耗电量增加，手机电池及手机充电器也迅速发展，目前市场上的手机充电器多种多样，大多数手机充电器生产商贪图高的生产效率及高利润，生产手机充电器时大多数采用的简单的变压原理。不能有效的控制输出电压及输出电流，导致手机充电器容易烧坏，降低手机电池的寿命，浪费电能，易发热，易漏电等

1.2 设计该产品的初衷

通过protel99se设计的手机充电器，主要功能是将民用的220V交流电源，方便快捷的转化成手机所需要的低电压6.0V电源，为长期高效的使用手机提供了可能。手机是现在社会的最方便也是比较普及的通讯工具，但因为手机型号的不同核和厂家的不同使手机电池的形状大不相同，这就给手机电池充电带来了不便，为此设计了这种可以为所有电池充电的充电器。

2 设计概要

2.1元件选择

变压器 电阻器 电容 二极管 三极管 稳压管

2.2 主要元件参数

变压器线圈80t,12t,12t  二极管4007 4148 三极管c945 稳压管6.2v

3详细设计

3.1总电路设计

图3-1手机充电器原理图

3.2工作原理

图3-1所示220V交流输入，一端经过一个4007半波整流，另一端经过一个10欧的电阻后，由10uF电容滤波。这个10欧的电阻用来做保护的，如果后面出现故障等导致过流，那么这个电阻将被烧断，从而避免引起更大的故障。右边的4007、4700pF电容、82KΩ电阻，构成一个高压吸收电路，当开关管13003关断时，负责吸收线圈上的感应电压，从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。13003为开关管(完整的名应该是MJE13003)，耐压400V，集电极最大电流1.5A，最大集电极功耗为14W，用来控制原边绕组与电源之间的通、断。当原边绕组不停的通断时，就会在开关变压器中形成变化的磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。由于图中没有标明绕组的同名端，所以不能看出是正激式还是反激式。不过，从这个电路的结构来看，可以推测出来，这个电源应该是反激式的。左端的510KΩ为启动电阻，给开关管提供启动用的基极电流。13003下方的10Ω电阻为电流取样电阻，电流经取样后变成电压(其值为10*I)，这电压经二极管4148后，加至三极管C945的基极上。当取样电压大约大于1.4V，即开关管电流大于0.14A时，三极管C945导通，从而将开关管13003的基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就限制了开关的电流，防止电流过大而烧毁(其实这是一个恒流结构，将开关管的最大电流限制在140mA左右)。变压器左下方的绕组(取样绕组)的感应电压经整流二极管4148整流，22uF电容滤波后形成取样电压。为了分析方便，我们取三极管C945发射极一端为地。那么这取样电压就是负的(-4V左右)，并且输出电压越高时，采样电压越负。取样电压经过6.2V稳压二极管后，加至开关管13003的基极。前面说了，当输出电压越高时，那么取样电压就越负，当负到一定程度后，6.2V稳压二极管被击穿，从而将开关13003的基极电位拉低，这将导致开关管断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器中，也就控制了输出电压的升高，实现了稳压输出的功能。而下方的1KΩ电阻跟串联的2700pF电容，则是正反馈支路，从取样绕组中取出感应电压，加到开关管的基极上，以维持振荡。右边的次级绕组就没有太多好说的了，经二极管RF93整流，220uF电容滤波后输出6V的电压。没找到二极管RF93的资料，估计是一个快速回复管，例如肖特基二极管等，因为开关电源的工作频率较高，所以需要工作频率的二极管。这里可以用常见的1N5816、1N5817等肖特基二极管代替。同样因为频率高的原因，变压器也必须使用高频开关变压器，铁心一般为高频铁氧体磁芯，具有高的电阻率，以减小涡流。

3.3 PCB封装图

图3-2 PCB封装图

3.4详细元件列表参数

此次手机充电器共用了5个精密电阻，5个普通二极管，3个有极电容，2个无极电容，2个NPN三极管，1个稳压管，1个三个电感共磁心互感器，导线，接通若干。材料清单如下表1。

4电路调试分析

根据电路图和PCB图及元件属性集成的电路板，在220V电压工作下调试，经测试电路板能够满足设计的需求，电压输出和电流输出基本恒定，且满足用户需求。三极管VT1为开关电源管，它和T1、R1、R3、C2等组成自激式振荡电路。加上输入电源后，电流经启动电阻R1流向VT1的基极，使VT1导通。VT1导通后，变压器初级线圈Np就加上输入直流电压，其集电极电流Ic在Np中线性增长，反馈线圈Nb产生3正4负的感应电压，使VT1得到基极为正，发射极为负的正反馈电压，此电压经C2、R3向VT1注入基极电流使VT1的集电极电流进一步增大，正反馈产生雪崩过程，使VT1饱和导通。在VT1饱和导通期间，T1通过初级线圈Np储存磁能。与此同时，感应电压给C2充电，随着C2充电电压的增高，VT1基极电位逐渐变低，当VT1的基极电流变化不能满足其继续饱和时，VT1 退出饱和区进入放大区。VT1进入放大状态后，其集电极电流由放大状态前的最大值下降，在反馈线圈Nb产生3负4正的感应电压，使VT1基极电流减小，其集电极电流随之减小，正反馈再一次出现雪崩过程，VT1迅速截止。VT1截止后，变压器T1储存的能量提供给负载，次级线圈Ns产生的5负6正的电压经二极管VD1整流滤波后，在C3上得到直流电压给手机电池充电。
在VT1截止时，直流供电输人电压和Nb感应的3负4正的电压又经R1、R3给C2反向充电，逐渐提高VT1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。

5 总结

这个手机充电器的设计采用了一些较为简单的电路元件，应用模拟电子技术，高频电路知识，通过电路连接，设计出能够满足市场需求的一款稳压，稳流，集成简单，携带方便的手机充电器，经过调试基本能够满足用户需求，但是产品存在不足，需要改进，比如在电路反馈方面进行改进等。通过此次设计，了解到充电器的安全性不能仅仅通过输出特性的检查来确定，因为输出特性良好并不能保障充电器的可靠性，所以该标准规定对充电器的全面性能进行考察，包括对变压器、电源线等元器件的安全要求和结构设计要求。充电器应保证在故障条件下都不对人身安全构成威胁。此次设计我们也注重了这些，但由于经验不足，还需继续学习与探讨，设计出更好的东西。

致谢

本次电子工艺设计我要感谢我们的要趁红老师和毛力老师的课堂讲解和实验指导，感谢同学们的帮助及相关网站和书籍提供的信息。

参考文献

[1] 朱定华．《电子技术工艺基础》．清华大学出版社．20##年8月

[2] 张立毅．《电子工艺学教程》．北京大学出版社．20##年8月

[3] 胡斌．《图表细说电子元器件》．电子工业出版社．20##年6月

[4] 毕满清．电子工艺实习教程．国防工业出版社．2003.5

[5] http://www.dzdiy.com

[6] http://www.scienvep.com.

[7] 《电子工艺技术》等相关杂志