幾天前，一個朋友碰到了一個棘手的技術問題，找到了我。
朋友應其客戶要求找人設計了一款用於控制顯示屏上下位置的裝置，功能比較簡單：
根據按鍵操作或者是藍牙命令調節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試樣機。
在關鍵節骨眼上，樣品掉了鏈子：只要一啟動電機，單片機就死機重啟。
反覆測試和調整，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驗的工程師。
我讓朋友把電路圖和PCB發給了我，如下圖：
電路原理圖
PCB
線性變壓器將220VAC轉為12VAC之後，經過橋式整流由電容濾成脈動直流由穩壓成直流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注；
1) 橋式整流後級的儲能電容是1個100uF/50V的電解電容；
2) RS485的A+，B-輸出沒有任何保護；
3) 給電機供電的導線，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：
1) 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，根據本人多年的經驗，線性變壓器共電的儲能電容至少應該為幾千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，而不是一條恆定的直線。
根據I=Cdu/dt，我們可以根據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。
2) 干擾信號耦合到復位腳導致復位，電機啟動瞬間，電流變化非常大。
其產生的變化磁場也非常大，如果復位腳的導線因為這個變化的磁場感應出干擾電壓，也有可能導致復位。
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路。
應該不至於有那麼大的干擾導致復位。
綜合以上兩點考慮，我立即讓朋友找客戶做了以下事情：
1) 用示波器測試橋式整流之後的電壓波形，其不是一條恆定直流，而是一條波動的線，在的果然在電機啟動時，電壓發生了跌落；
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，最後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，直接就燒燬斷路了。
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保險絲PTC，做輸出短路保護，避免輸出短路時燒斷銅箔。
