阿昆拆解华为设备,这是通讯产品模块化设计的学习典范,值得硬件工程师膜拜学习!

原创 阿昆谈DFM 2024-01-30 00:00
      上期拆解了一台华为的光端机设备optix ptn 910-F,开了眼界,学习到了很多,对我们平时硬件的结构设计或物料选型带来了一点点启发和参考价值,也受到非常多的朋友喜欢,这就是我们拆解的意义。
上期拆解:阿昆拆解华为交换机,很有设计特点,非常值得工程师借鉴!干货收藏 !
      今天给大家带来的拆解是华为的另一个optix PTN 910。

从网络上找了一些该设备的相关信息,供大家了解。这样也更便于拆解中的相关理解。



(图片供参考)看型号和图片大概可以看出来,这和上一期拆解的是一个系列,但这一款的设计特点是模块化的设计,这个结构设计值得分享。我们先大概了解一下PTN910。
这是属于光端机,用于类似三大运营商的使用,主要是面向移动综合业务承载的城域光传送产品。
以上是设备整体结构卡槽说明,从以上各种SLOT描述中就可看出这是一台模块化的设备。注:本次拆解因SLOT3和SLOT4是空的,所以没法展示。

     少见的居然有设计2个接地螺丝,可见对于这类要求高可靠稳定性的设备对于接地要求有多重视了。

     记得910-F还只是没有设计电源开关,这次这款910就220V电源插座都省了,当然这和他使用了模块化电源设计方式有关。

从左到右是PIU模块电源,模块FAN(风扇)、主板。其中PIU模块电源是通过螺丝锁住,风扇、主板则是通过模块上的把手轻松拖出。

以上从左到右就是模块的分布,其中SOLT1和SLOT2用一条虚线表示这个实际可以接一个大子板,也可以插2块小模块子板。

我们先来看电源模块:

PIU电源模块可能是考虑了绝对稳定,所以虽然模块化设计了,但安装上还是使用了螺丝来加强固定。

有人好奇,中间为什么有三个孔,我们回头看下模块位置就明白了,因为后面放的是风扇模块,风扇要散热,那必然要让空气流通不能有任何阻碍的。所以要对应开孔。

拔出模块后,可以看到机箱内的背板接口。可以看出中间凸起来的部分就是用来限位的,确保电源模块和风扇模块均可以正常准确的插入背板上。
拆开来后,最明显的器件就是上面的各种保护器件,比如压敏电阻、保险丝、放电管,其中压敏电阻还打上了白胶固定。
大家注意,因为该模块只是一个直流模块,可以通过外面的直流供电,所 以板上并不存在较多DC电路,相关的DC转换电路主要还是在主板上面。这块电源模块我认为更关键的作用还是起到一个保护后级电源及器件的作用。

背面电路,主要是一些阻容,其中连接背面的接口采用的是压接工艺方式,无需焊接。
两个电源指示灯,其中四脚插座的这个痕迹是可以看出,这是用了治具来波峰焊接。
这种螺丝孔位的设计值得学习,除了接触会更好,也不会存在波峰焊堵孔的问题。

再来看看风扇模块:


模块化的风扇,可以通过把手直接拉出,当风扇出现问题时可直接更换。


“偷窥”里面的背板接口。


    事实上散热风扇这种器件,他的寿命是远低于芯片器件,因为这是一个靠机械方式的运动,使用的材料再好,长时间久了,肯定会带来大量积灰影响散热、噪音、甚至容易损坏,这个时候整个产品来看,风扇这一块事实上是最容易先出问题的部件,出问题迟早甚至是可以预见的。所以对于高可性要求的产品,一定要考虑风扇的维护设计问题。模块化的风扇就完美解决这问题。
就连风扇模块都有着防静电的要求。

从尺寸上可以看出这是用了三个4020的风扇,电压不用看,肯定是12V

重点看下这个弹片,值的借鉴,他的作用就是让模块外壳可以和机箱外壳更好的接触。

拆来下是这样

可以很方便的拆下来,安装上去虽然也不难,但其实也稍要点技巧和熟练,操作工熟练也没什么问题


内的风扇控制电路和电源
和背板的接口和电源电路。
这个风扇模块因为有螺丝滑丝,非常紧,所以也无法拆开给大家展示了,但内部电路其实大同小异。模块化的风扇设计对于高可靠性要求的产品,硬件工程师一定要重视起来,我们的模块化风扇不一定要估成三个,我们可以做成2个,甚至一个。基本理由就是风扇这部件一定是一个最容易先出故障,而且肯定到了一定时间一定要出异常(典型的就是积灰),需要去维护的部件。
另外这个风扇模块一定是有设计“风扇转动策略”(就是三个风扇不是简单通电就转,而是根据实际环境来判断合理转速,启动几个风扇等,以确保风扇使用寿命延长并可解决散热效果,关于这方面的知识可参考:
阿昆聊散热风扇的调速策略介绍及其设计思路(一)
阿昆聊散热风扇的调速策略介绍及其设计思路(二)

子板模块:
主板的正面,这个核心模块是不是有点眼熟?是的,其实这个模块和上期拆解的大同小异。只不过这个板进行了一个模块化设计。

通过两侧把手可以轻松将子板拿 出。


中间明显是分割成了2个部分。
看右边,虽然有了电源模块,但主电源还是通过在主板上进行DCDC转换
看看上面的电感,可真大,想想电流得有多大了。
电源部分还存在的模块化子板。
这个连接器给人真是一种稳固可靠的感觉,吊打常用的那种弱不经风的小排针。
看前面凸起来部分,无不是为了接地屏蔽更可靠而考虑。网口部分的放电管保护也是证明了该产品的防浪涌能力。


整个模块板和上次拆的完全一样。
恒温晶振,在上期文章中也有介绍。
熟悉的导光部件
看下背面,两大块不锈钢罩,用螺丝锁住。可见这个设计虽然增加了成本,但是在保护元件、电磁屏蔽等都会有好处。
奇怪,为啥这里不盖住?,这里使用了好多这种片式排容。这种料一般电路也很少使用。排阻用的多,但排容是啥?

其实就和排阻一样。
拆开一个看下,全是阻容,和大量的底金焊盘、测试点、过孔,还有金边。

保护盖背面,放了一层类似树脂的材料用来绝缘。
背部居然还有2颗内存芯片。
主板连接器使用的压接工艺




最后大家有没有发现PCB上有大量的圆形铜皮

背板设计:

拆完所有模块,我们就可以看到内部的背板了,所有模块是插在这个背板上进行互联,不要小看背板,这种高端通讯产品的背板其实设计要求是非常高的,绝对不是简单的连连看。后面我会针对背板的设计单独聊一聊!

左边是风扇模块,右边是对应主板

以上是背板在机箱内的情况
从后面拆开档板,这块背板需要撬出来。
后档板上也包上了屏蔽边。

上面没有一个焊点,所有连接器均是压接工艺。

来张背板全身照
拆下这个背板我才知道这个背板的份量有多重

看看这PCB厚度,几乎3块PCB厚了,实测是在4MM厚

看看正面,背板上唯一个芯片,就连这芯片的IC座也是使用的压接工艺

这类压器连接器大多还是用在高端背板设计上相对较多,因为这类产品一般是脚数非常多,而且PCB板非常厚,像这个背板4MM后,其实是不太适合焊接了,压接反而更可靠,当然压接也不谁便哪个工厂都能做的,总之这就是高端产品的特征之一。
非常粗的端子,一看就是连接电源传输的。
和主板放在一起,对应一下接口



其它:
我们会发现档板,机箱边沿都会贴上这种类似屏蔽软件材料

带弹簧螺丝,通过它可以直接将档板锁在机箱上。

拆完所有模块后,机箱:我仿佛被掏空了一样!!!!!


来张全家福:

    今天折解就到这了,虽然这是一台模块化设备,安装维修简单,但实际拆解起来发现这台设备比上期拆的910-F更复杂,前后拆了2个晚上加拍照,写了2个晚上,可能存在一些错字,或语句不通地方,甚至也有一些因为我的无知而说错的地方,望谅解。

    大家可给出建议,指出问题,私信一起交流。

                  


结束语:
    这种通信类产器板层多,6层起步,一般可能达到8层,板厚、尺寸大、吸热大、元件密度非常高,这类产品PCBA难度属于很高的,工厂的工艺能力、管理能力达不到分分钟翻车。一次直通率想要控制好,不仅要找一家好的SMT工厂,更需要工程师从工艺设计上,物料选型上做足功夫才能保证这种产品质量。
    结构设计更关系到组装效率、组装质量,更是需要工程师想办法让装配结构变的简单,不仅装要简单,拆也要简单,才是好设计,这一台模块化的光端产品真是一个模块化设计的典范案例,值得所有硬件工程师借鉴!





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阿昆谈DFM 陈昆-专注于可制造性设计DFM的技术与思想推广。主张在设计阶段就从源头解决产品生产各环节的问题,加速量产周期,最终提高产品竞争力。相关作品:《PCB裸板的DFM可制造性设计规范》及案例分享、《一个因PCB丝印设计不规范而引发的一系列悲剧》。分享交流:电子产品拆解学习、PCB/SMT可制造性设计经验与案例、元器件/原材料认识与选型、组装结构工艺、生产质量管理、生活工作感悟等相关内容。
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