Kaikkien piirilevyjen suunnittelu on haastavaa, varsinkin kun laitteet pienenevät. Korkean virran piirilevyjen suunnittelu on vielä monimutkaisempaa, koska sillä on kaikki samat esteet ja se vaatii ylimääräisen joukon ainutlaatuisia tekijöitä.
Asiantuntijat ennustavat, että suuritehoisten laitteiden kysyntä todennäköisesti nousee kaksinumeroisen vuosittaisen IoT: n vuotuisen kasvunopeuden saavuttamiseksi vuoteen 2030 mennessä. Tässä on seitsemän vaihetta tämän suuntauksen piirilevyn suunnittelun optimoimiseksi korkean virran elektroniikassa.

1.Valitse riittävä kaapelin koko
Linjan koko on yksi tärkeimmistä suunnittelun näkökohdista korkean virran PCB: lle. Kuparijohdotus on yleensä miniatyrisoitu kompakteille malleille, mutta tämä ei toimi suuremmilla virtauksilla. Pieni poikkileikkaus voi johtaa voimanmenetykseen lämmön hajoamisen kautta, joten tarvitaan sopivasti suuri radan koko.
Voit muuttaa langan poikkileikkauspinta-alaa säätämällä kahta tekijää: langan leveys ja kuparin paksuus. Näiden kahden tasapainottaminen on avain virrankulutuksen vähentämiseen ja ihanteellisen piirilevyn koon ylläpitämiseen.
Käytä piirilevyn linjan leveyslaskinta oppiaksesi, mitkä leveydet ja paksuus tukee laitteellesi tarvittavaa virran tyyppiä. Kun käytät näitä työkaluja, ole varovainen suunnitellessasi johdotuskoko korkeampien virtausten tukemiseksi kuin luulet tarvitsevasi.

2.ReThink -komponenttien sijoittelu
Komponenttien asettelu on toinen avainkysymys korkean virran piirilevyn suunnittelussa. MOSFETS ja vastaavat komponentit tuottavat paljon lämpöä, joten on tärkeää pitää ne eristettynä muista kuumista tai lämpötilaherkistä täpläistä mahdollisimman. Tämä ei ole aina helppoa käsitellessäsi vähentyneitä muototekijöitä.
Vahvistimia ja muuntimia olisi pidettävä sopivalla etäisyydellä mosfeteistä ja muista lämmityselementeistä. Vaikka voi olla houkuttelevaa ylläpitää korkean tehon vyöhykettä reunalla, tämä ei salli tasaista lämpötilan jakautumista. Sen sijaan ne sijoitetaan suoriin linjoihin yli linjan energian säilyttämiseksi, mikä tekee lämmöstä tasaisemman.
Lähestymällä ensin vaikutusvaltaisimpia alueita, ihanteellisten komponenttien määrittäminen on helpompaa. Ensin määritä ihanteellinen sijainti korkean lämpötilan komponenteille. Kun tiedät minne laittaa ne, voit käyttää loput aukkojen täyttämiseen.

3.Optimoi lämmön hajoamisen hallinta
Samoin korkeavirran PCB: t vaativat myös huolellista lämmönhallintaa. Useimmissa sovelluksissa tämä tarkoittaa sisälämpötilan pitämistä alle 130 celsiusastetta FR4 -laminaattien lasimuutoslämpötilassa. Komponenttien sijoittamisen optimointi auttaa, mutta lämmön minimointivaiheesi on pysähdyttävä siihen.
Luonnollinen konvektiojäähdytys voi olla riittävä pienemmille kulutuselektroniikan piirilevyille, mutta ei välttämättä riitä korkeampiin tehonsovelluksiin. Mekaaniset jäähdyttimet voivat olla tarpeen. Myös aktiivinen jäähdytys, kuten puhaltimet tai nestemäiset jäähdytysjärjestelmät MOSFET: ien ympärillä. Jotkut laitteen mallit eivät kuitenkaan välttämättä ole riittävän suuria perinteisten jäähdyttimien tai aktiivisen jäähdytyksen mukauttamiseksi.
Pienemmille, mutta suorituskykyisille PCB-yhdisteille lämmön hajoaminen reikien kautta on hyödyllinen vaihtoehto. Erittäin johtava metalli, jossa on katettu reikiä, poistaa lämpöä mosfetsistä tai vastaavista komponenteista ennen kuin se saavuttaa herkempiä alueita.

4. Käytä oikeita materiaaleja
Materiaalin valinnasta on suurta hyötyä, kun optimoivat lämmönhallintaa ja varmistamalla, että komponentit kestävät korkeampia virtauksia. Tämä koskee piirilevykomponentteja ja substraatteja.
Vaikka FR4 on yleisin substraatti, se ei ole aina paras valinta korkeavirta-piirilevylle. Metalli-ytimen PCB: t voivat olla ihanteellisia, koska ne tasapainottavat substraattien, kuten FR4: n eristyksen ja kustannustehokkuuden, ja voimakkaasti johtavien metallien voimakkuus ja lämpötilan siirtyminen. Jotkut valmistajat tekevät vaihtoehtoisesti erityisiä lämmönkestäviä laminaatteja, joita voit harkita.
Sinun tulisi jälleen käyttää vain komponentteja, joilla on korkeat lämpövastusarvot. Joskus tämä tarkoittaa materiaalien valitsemista, jotka ovat lämmönkestäviä, kun taas muissa tapauksissa se tarkoittaa saman materiaalin paksumpien komponenttien käyttöä. Mikä vaihtoehto on parhaiten riippuu piirilevyn koosta, budjetista ja käytettävissä olevista toimittajista.

5.Panosta laadunvalvontaprosessia
Korkean virran PCB: ien luotettavuus on myös kysymys virheiden löytämisestä tuotannossa. Jos valmistusprosessi ei löydä ja osoita vikoja, jotka korvaavat sen edut, edellä mainitut neljä suunnitteluvalintaa eivät tuota paljon parannusta. Prototyyppien iteraatioiden luotettavammat laatutarkastukset ovat myös tärkeitä.
Oikeiden työkalujen käyttäminen piirilevyn laadun arvioimiseksi on yksi kentän tärkeimmistä näkökohdista. Digitaaliset optiset vertailut malleina ja peitteinä ylittävät perinteiset menetelmät, kun ne venyvät ja vääristävät ajan myötä, estäen niiden luotettavuutta. Sinun tulisi myös harkita työkaluja, jotka on helppo automatisoida inhimillisten virheiden riskin minimoimiseksi.
Riippumatta käyttämistäsi erityisistä menetelmistä ja tekniikoista, kaikkien vikojen seuraaminen on kriittistä. Ajan myötä nämä tiedot voivat paljastaa suuntauksia ongelmien syntymisessä tarjoamalla luotettavampia piirilevyjen suunnittelumuutoksia.

6.valmistettavuussuunnittelu
Samanlainen, mutta usein huomiotta jätetty tekijä korkean virran piirilevyn suunnittelussa on valmistuksen helppous. Jos tuotantovirheet ovat niin yleisiä, että laite vastaa harvoin paperilla olevia eritelmiä, ei ole väliä kuinka luotettava piirilevy on teoriassa.
Ratkaisu on välttää liian monimutkaisia ​​tai monimutkaisia ​​malleja mahdollisimman paljon. Kun suunnittelet korkean virran piirilevyjä, pidä valmistusprosessi mielessä ottaen huomioon, kuinka nämä työnkulut voivat tuottaa niitä ja mitä ongelmia voi syntyä. Mitä helpompaa voit tehdä virheettömiä tuotteita, sitä luotettavampia ne ovat.
Tämä vaihe vaatii tiivistä yhteistyötä tuotannon sidosryhmien kanssa. Jos et käsittele valmistusta talossa, ota tuotantokumppanit suunnitteluvaiheeseen saadaksesi heidän panoksensa mahdollisiin valmisteluongelmiin.

7. Käytä tekniikkaa eduksesi
Uudet suunnittelu- ja tuotantotekniikat voivat helpottaa näiden näkökohtien tasapainottamista. 3D -tulostus tuo lisää suunnittelun joustavuutta monimutkaisempien piirilevyjen tukemiseksi ilman tuotantovirheitä. Sen tarkkuus antaa sinun myös varmistaa, että kuparin johdotus seuraa käyrää oikean kulman sijasta sen pituuden vähentämiseksi ja virrankulutuksen minimoimiseksi
Keinotekoinen älykkyys on toinen tutkimuksen arvoinen tekniikka. AI -piirilevytyökalut voivat automaattisesti sijoittaa komponentteja tai korostaa mahdollisia suunnitteluongelmia, jotta virheet eivät ilmesty todellisessa maailmassa. Samankaltaiset ratkaisut voivat simuloida erilaisia ​​testiympäristöjä PCB: ien suorituskyvyn arvioimiseksi ennen fyysisten prototyyppien tuottamista.

Korkea virran piirilevyjen suunnittelu vaatii varovaisuutta
Luotettavan korkean virran piirilevyjen suunnittelu ei ole helppoa, mutta se ei ole mahdotonta. Näiden seitsemän vaiheen seuraaminen auttaa sinua optimoimaan suunnitteluprosessisi tehokkaampien suuritehoisten laitteiden luomiseksi.
Asioiden teollisuuden kasvaessa nämä näkökohdat muuttuvat entistä tärkeämmäksi. Niiden omaksuminen on nyt avain jatkuvaan menestykseen tulevaisuudessa.