Mis tahes PCB kavandamine on keeruline, eriti kuna seadmed muutuvad väiksemaks. Kõrgvoolu PCB disain on veelgi keerulisem, kuna sellel on kõik samad takistused ja see nõuab täiendavat ainulaadsete tegurite komplekti.
Eksperdid ennustavad, et suure võimsusega seadmete nõudlus tõuseb tõenäoliselt 2030. aastaks tööstusliku asjade Interneti kahekohalise kasvukiiruse saavutamiseks. Siin on seitse sammu PCB disaini optimeerimiseks selle suundumuse suure voolu elektroonikas.

1. USEVAD PIIGI KABLI SUURUST
Liini suurus on kõrge voolu PCB -de jaoks üks olulisemaid kavandamise kaalutlusi. Vase juhtmestik on kippunud kompaktsemate disainilahenduste jaoks miniatuurseks, kuid see ei tööta kõrgematel vooludel. Väike ristlõige võib soojuse hajumise kaudu põhjustada võimsuse kadu, nii et vajalik on sobivalt suur raja suurus.
Traadi ristlõikepinda saate muuta, reguleerides kahte tegurit: traadi laius ja vase paksus. Nende kahe tasakaalustamine on võti energiatarbimise vähendamiseks ja ideaalse PCB suuruse säilitamiseks.
Kasutage PCB liini laiuse kalkulaatorit, et teada saada, millised laiused ja paksused toetavad teie seadme jaoks vajaliku voolu tüübi. Nende tööriistade kasutamisel olge juhtmestiku suuruse kujundamine ettevaatlik, et toetada kõrgemaid voolusid, kui arvate, et vajate.

2.Kuskkomponendi paigutus
Komponentide paigutus on veel üks peamine kaalutlus suure voolu PCB disainilahenduses. MOSFETS ja sarnased komponendid tekitavad palju soojust, seetõttu on oluline hoida neid võimalikult muudest kuumadest või temperatuuritundlikest laikudest. Vähendatud vormide teguritega tegelemisel pole see alati lihtne.
Võimendajaid ja muundureid tuleks hoida sobivatel kaugusel MOSFETS -ist ja muudest kütteelementidest. Ehkki võib olla ahvatlev säilitada servas kõrge võimsusega tsoon, ei võimalda see temperatuuri ühtlast jaotust. Selle asemel paigutatakse need energia säilitamiseks sirgjooneliselt, mis muudab soojuse ühtlasemaks.
Lähenedes kõigepealt kõige mõjukamatele piirkondadele, on ideaalsete komponentide määramine lihtsam. Esiteks määrake kõrge temperatuuriga komponentide ideaalne asukoht. Kui teate, kuhu neid panna, saate lünkade täitmiseks kasutada ülejäänud.

3. Optimeerige soojuse hajumise juhtimine
Sarnaselt vajavad kõrge voolu PCB -d ka hoolikat termilist majandamist. Enamiku rakenduste jaoks tähendab see sisetemperatuuri hoidmist alla 130 kraadi Celsiuse FR4 laminaatide klaasist üleminekutemperatuuri jaoks. Komponentide paigutamise optimeerimine aitab, kuid teie soojuse minimeerimise sammud peavad sellega peatuma.
Looduslik konvektsioonijahutus võib olla piisav väiksemate tarbeelektroonika PCB -de jaoks, kuid see ei pruugi olla piisav suurema energiatarbega. Mehaanilised radiaatorid võivad olla vajalikud. Aitab ka aktiivne jahutus, näiteks ventilaatorid või vedelad jahutussüsteemid. Kuid mõned seadme kujundused ei pruugi olla piisavalt suured, et mahutada traditsioonilisi radiaatoreid või aktiivset jahutamist.
Väiksema, kuid suure jõudlusega PCB-de jaoks on soojuse hajumine aukude kaudu kasulik alternatiiv. Väga juhtiv metall, mille seeria valatud aukude seeria, eemaldab MOSFET -i või sarnaste komponentide soojuse enne, kui see jõuab tundlikumatesse aladesse.

4. Kasutage õigeid materjale
Termilise juhtimise optimeerimisel ja komponentide kõrgematele vooludele vastupidavuse tagamiseks on materiaalse valikust palju kasu. See kehtib PCB komponentide ja substraatide kohta.
Kuigi FR4 on kõige tavalisem substraat, pole see alati parim valik PCB-de kujundamisel. Metallituumade PCB-d võivad olla ideaalsed, kuna need tasakaalustavad substraatide, näiteks FR4 isolatsiooni ja kulutõhusust, tugevalt juhtivate metallide tugevuse ja temperatuuri nihkega. Teise võimalusena teevad mõned tootjad spetsiaalseid kuumakindlaid lamineeritud lamineerijaid, mida võiksite kaaluda.
Jällegi peaksite kasutama ainult kõrge soojustakistuse väärtustega komponente. Mõnikord tähendab see materjalide valimist, mis on soojuskindlamad, samas kui muudel juhtudel tähendab see sama materjali paksemaid komponente. Milline variant on kõige parem, sõltub teie PCB suurusest, eelarvest ja saadaolevatest tarnijatest.

5. Kvaliteedikontrolli protsess.
Suure voolu PCB usaldusväärsus on ka tootmises vigu leidmine. Kui tootmisprotsess ei leia ja käsitlevad defekte, mis korvavad selle eeliseid, ei anna ülaltoodud neli kujundusvalikut suurt paranemist. Samuti on olulised usaldusväärsemad prototüüpide iteratsioonide kvaliteedikontrollid.
Õigete tööriistade kasutamine PCB kvaliteedi hindamiseks on valdkonna üks olulisemaid kaalutlusi. Digitaalsed optilised komparaatorid kui mallid ja katted edestavad traditsioonilisi meetodeid, kui need aja jooksul venivad ja moonutavad, takistades nende usaldusväärsust. Samuti peaksite kaaluma tööriistu, mida on lihtne automatiseerida, et minimeerida inimlike vigade riski.
Sõltumata konkreetsetest meetoditest ja tehnikatest, on kõigi defektide jälgimine kriitiline. Aja jooksul võivad need andmed paljastada probleemide tekkimise suundumusi, pakkudes usaldusväärsemaid PCB projekteerimismuudatusi.

6. Tootlikkuse kujundamine
Sarnane, kuid sageli tähelepanuta jäetud tegur suure voolu PCB disaini korral tagab valmistamise lihtsuse. Kui tootmisvead on nii tavalised, et seade vastab harva paberil olevatele spetsifikatsioonidele, pole tähtis, kui usaldusväärne on PCB teoreetiliselt.
Lahendus on nii palju kui võimalik vältida liiga keerulisi või keerukaid kujundusi. Suure voolu PCB-de kujundamisel pidage meeles oma tootmisprotsessi, arvestades, kuidas need töövood neid toota võiksid ja milliseid probleeme võib tekkida. Mida lihtsam saate tõrkevabasid tooteid teha, seda usaldusväärsemad need on.
See samm nõuab tihedat koostööd tootmise sidusrühmadega. Kui te ei tegele ettevõtte tootmisega, kaasake oma tootmispartnerid projekteerimisfaasi, et saada nende panus võimalike tootmisprobleemide osas.

7. kasutage tehnoloogiat oma eeliseks
Uued planeerimis- ja tootmistehnikad võivad nende kaalutluste tasakaalustamise lihtsamaks muuta. 3D -printimine tutvustab rohkem disaini paindlikkust, et toetada keerukamaid PCB -paigutusi ilma tootmisvigadeta. Selle täpsus võimaldab teil ka tagada, et vask juhtmestik järgib kõverat, mitte õiget nurka, et vähendada selle pikkust ja minimeerida energiatarbimist
Tehisintellekt on veel üks tehnoloogia, mida tasub uurida. AI PCB tööriistad saavad komponendid automaatselt paigutada või potentsiaalseid disainiprobleeme esile tuua, et vältida vigade ilmnemist reaalses maailmas. Sarnased lahendused võivad enne füüsiliste prototüüpide tootmist PCB -de jõudluse hindamiseks simuleerida erinevaid katsekeskkondi.

Kõrge praegune PCB disain nõuab ettevaatlikkust
Usaldusväärse suure voolu PCB kavandamine pole lihtne, kuid see pole võimatu. Nende seitsme sammu järgimine aitab teil oma disainiprotsessi optimeerida, et luua tõhusamaid suure võimsusega seadmeid.
Asjade tööstusliku interneti kasvades muutuvad need kaalutlused veelgi olulisemaks. Nende omaksvõtmine on tulevikus jätkuva edu võti.