物联网电路板设计：当今的主要挑战

如今，就像整个设计工程领域一样，随着物联网（IoT）的发展，电路板设计也发生了许多变化。有人形容这项技术革命在宽度和对我们日常生活的影响方面等同于工业革命。以独特而出乎意料的方式在这个新世界上留下您的印记的令人兴奋的潜力。

及时了解物联网电路板设计中出现的问题将为您提供竞争优势。物联网市场瞬息万变，以至于不了解关键方面或趋势可能意味着交付出色的设计或失败的设计之间的区别。在这里，我们收集了为物联网设备设计电路板时需要克服的主要挑战，其中包括一些技巧。

能量消耗

当前正在设计的物联网产品类型不太可能具有专用的插入式电源。大多数物联网设备依靠电池或能量收集技术，因此高效的功耗至关重要。

与其着眼于整个设备的功耗，不如考虑通过为电路板上的每个功能电路块分配一部分来划分功率预算。与组件供应商进行协商也非常有用，他们可能会为您提供替代零件的建议，以使您的功率预算降至最低。

设计重用

随着物联网的出现，我们目睹了电子设计向标准化的转变。重复使用已证明在日常使用中可靠有效地工作的电路块是前进的道路。这样，您就不必无休止地重新设计原理图的同一块，就像西西弗斯（Sisyphus）不断地将他的巨石滚上山一样。借助物联网，传统的原理图设计流程现在是模块设计。谨慎使用开始在过去的项目中已确认成功的零件清单，模块化原理图和布局的零件。

与电路板设计串联的产品设计

电路板设计者必须增加他们对整体产品设计的了解，才能满足当今世界的需求。在筒仓中工作并将电路板设计交给机械设计师进行装配检查的日子已经一去不复返了。有了物联网，鉴于外形尺寸较小，从概念开发到最终测试的整个设计过程中，每个利益相关者都必须在同一页面上。虚拟样机变得至关重要。它用于评估电路板的尺寸，设备的整体重量以及电路板是否有效地安装在外壳中。

有限的布局空间

有了用于IoT的设备，几乎没有足够的空间来容纳您的所有轨道，组件和过孔。设备通常必须足够紧凑以使其可穿戴甚至可摄入。物联网设备将需要适应显示器，摄像头，麦克风，传感器等功能。为了包括所有这些紧凑功能，经常使用诸如刚柔电路板和高密度互连（HDI）电路板之类的技术。HDI在处理有限的空间时非常有用，因为它们允许更密集的组件放置以及使用盲孔，埋孔和微孔。Rigid-Flex电路板的弯曲和扭曲能力可将多个电路板安装到一个很小的外壳中。

可靠性比以往任何时候都重要

更换传统电路板上的油炸通孔组件既繁琐又简单。对于小型物联网设备，该过程要复杂得多。在物联网设备市场中，定期维修的容忍度极低。从智能冰箱到可穿戴设备，消费者都不愿意接受功能的降低。

在产品首次发布期间，消费者对产品的评价不佳会从一开始就对设备造成冲击，因此它需要正常工作，并且必须运转良好。在为物联网设备设计电路板时，仿真程序变得必不可少。这些程序使您可以精心优化原型的各个方面，以实现最佳性能。热管理对物联网设备非常重要；如果将多个板放置在同一空间中，更不用说敏感组件了，正确放置冷却装置至关重要。

与机械设计协调

作为物联网领域的电路板设计师，与机械设计部门的联系超出了虚拟原型设计和产品计划的阶段。在设计过程的每个阶段，与机械组件或电路板变化有关的持续双向通信是关键。不幸的是，由于每个工具都使用自己专有的文件格式和数据结构，因此目前还没有简化的流程或标准化的软件可用于团队之间的通信。

可穿戴技术

总之，人体非常“有损”。在与可穿戴技术之间传输数据时，要保持强信号，这是一个挑战。保持电磁场尽可能远离人体的需求提出了许多后勤问题。辐射是公众深切关注的问题。在该领域中进行了大量研究，并且诸如低噪声放大器之类的组件的使用正变得越来越普遍。

人体释放出湿度，这带来了其他问题。湿度和电路并不是最好的朋友，因此，在可穿戴设备中设计高阻抗电路时，仔细计划是关键。从机械设计的角度来看，一种解决方案是设计一种完全密封的防潮包装。另一种解决方案是在电路板上包括保形涂层，这有助于防止水分进入敏感组件。

无线模块和协议

无线连接对于任何物联网产品都是必不可少的，使设备能够收集，发送和接收数据。寻找空间以适合无线连接的组件可能是一个巨大的挑战。如今，已推出了专为物联网产品设计的标准化模块和RF组件。这些零件设计为占用空间小，并且仍提供所需的功能。IoT产品通常使用的协议包括通信和传输，标识，基础结构，数据，设备管理和发现。