O deseño de calquera PCB é un reto, especialmente a medida que os dispositivos son máis pequenos e pequenos. O deseño de PCB de alta corrente é aínda máis complexo porque ten todos os mesmos obstáculos e require un conxunto adicional de factores únicos a considerar.
Os expertos prevén que a demanda de dispositivos de alta potencia é probable que aumente as taxas de crecemento anuais de dous díxitos para o IoT industrial para o 2030. Aquí hai sete pasos para optimizar o deseño de PCB en electrónica de alta corrente para esta tendencia.

1.Sure Tamaño suficiente do cable
O tamaño da liña é unha das consideracións de deseño máis importantes para PCBs altos actuais. O cableado de cobre tendeu a ser miniaturizado para deseños máis compactos, pero isto non funciona a correntes superiores. Unha pequena sección transversal pode levar á perda de enerxía mediante a disipación de calor, polo que é necesario un tamaño de pista adecuadamente grande.
Pode cambiar a área de sección transversal do fío axustando dous factores: o ancho do fío e o grosor do cobre. Equilibrar estes dous é a clave para reducir o consumo de enerxía e manter o tamaño ideal do PCB.
Use a calculadora de ancho da liña PCB para aprender que anchos e grosores admiten o tipo de corrente requirida para o seu dispositivo. Ao usar estas ferramentas, teña coidado de deseñar o tamaño do cableado para soportar correntes máis altas do que pensas que precisa.

2. Retribuír a colocación de compoñentes
A disposición dos compoñentes é outra consideración clave no deseño de PCB de alta corrente. Os MOSFETs e compoñentes similares xeran moita calor, polo que é importante mantelos como illados doutros puntos quentes ou sensibles á temperatura posible. Isto non sempre é fácil cando se trata de factores de forma reducidos.
Os amplificadores e os convertedores deben manterse a unha distancia adecuada de MOSFETs e outros elementos de calefacción. Aínda que pode ser tentador manter unha zona de alta potencia no bordo, isto non permite unha distribución uniforme de temperatura. Pola contra, colócanse en liñas rectas a través do taboleiro para conservar a enerxía, o que fai que a calor sexa máis igualada.
Ao achegarse ás áreas máis influentes, é máis fácil determinar os compoñentes ideais. En primeiro lugar, determine a situación ideal para os compoñentes de alta temperatura. Unha vez que saibas onde poñelos, podes usar o resto para cubrir as lagoas.

3.ptimizar a xestión da disipación de calor
Do mesmo xeito, os PCB de alta corrente tamén requiren unha xestión térmica coidada. Para a maioría das aplicacións, isto significa manter a temperatura interna por baixo dos 130 graos centígrados para a temperatura de transición de vidro dos laminados FR4. A optimización da colocación de compoñentes axudará, pero os seus pasos de minimización de calor deben parar alí.
O arrefriamento de convección natural pode ser suficiente para os PCB de electrónica de consumo máis pequenos, pero pode que non sexa suficiente para aplicacións de maior potencia. Pode ser necesaria os radiadores mecánicos. Tamén axuda o refrixeración activa como os ventiladores ou os sistemas de refrixeración de líquidos arredor dos MOSFETS. Non obstante, pode que algúns deseños de dispositivos non sexan o suficientemente grandes como para acomodar os radiadores tradicionais ou o refrixeración activa.
Para os PCB máis pequenos pero de alto rendemento, a disipación de calor a través de buracos é unha alternativa útil. Un metal altamente condutor cunha serie de buracos vertidos eliminará o lume de MOSFETs ou compoñentes similares antes de que chegue áreas máis sensibles.

4. Use os materiais correctos
A selección de materiais será de gran beneficio á hora de optimizar a xestión térmica e garantir que os compoñentes poidan soportar correntes superiores. Isto aplícase a compoñentes e substratos de PCB.
Aínda que FR4 é o substrato máis común, non sempre é a mellor opción para os deseños de PCB de alta corrente. Os PCBs de núcleo metálico poden ser ideais porque equilibran o illamento e a rendibilidade de substratos como FR4 co desprazamento de forza e temperatura de metais altamente condutores. Alternativamente, algúns fabricantes fan laminados especiais resistentes á calor que podes considerar.
De novo, só debes usar compoñentes con altos valores de resistencia térmica. Ás veces, isto significa escoller materiais máis resistentes á calor, mentres que noutros casos significa usar compoñentes máis grosos do mesmo material. Que opción é mellor depende do tamaño do PCB, do orzamento e dos provedores dispoñibles.

5.Prave o proceso de control de calidade
A fiabilidade dos PCB de alta corrente tamén é unha cuestión de atopar erros na produción. Se o proceso de fabricación non pode atopar e abordar defectos que compensan as súas vantaxes, as catro opcións de deseño anteriores non producirán moita mellora. As comprobacións de calidade máis fiables para as iteracións de prototipo tamén son importantes.
Usar as ferramentas adecuadas para avaliar a calidade dun PCB é unha das consideracións máis importantes do campo. Os comparadores ópticos dixitais como modelos e revestimentos superan os métodos tradicionais ao estirar e distorsionar co paso do tempo, dificultando a súa fiabilidade. Tamén debes considerar ferramentas fáciles de automatizar para minimizar o risco de erro humano.
Independentemente dos métodos e técnicas específicas que use, o seguimento de todos os defectos é fundamental. Co tempo, estes datos poden revelar as tendencias na aparición de problemas, proporcionando cambios máis fiables de deseño de PCB.

6. Deseño de fabricación
Un factor similar pero a miúdo esquecido no deseño de PCB de alta corrente é garantir a facilidade de fabricación. Se os erros de produción son tan comúns que o dispositivo raramente cumpre as especificacións en papel, non importa o fiable que sexa o PCB en teoría.
A solución é evitar o máximo posible deseños excesivamente complexos ou complexos. Ao deseñar PCB de alta corrente, teña presente o proceso de fabricación, tendo en conta como poden producir estes fluxos de traballo e que problemas poden xurdir. Canto máis fácil poida facer produtos sen erros, máis fiables serán.
Este paso require unha estreita cooperación cos interesados ​​en produción. Se non manexa a fabricación na casa, implica os seus socios de produción na fase de deseño para obter a súa entrada sobre problemas potenciais de fabricación.

7. Use a tecnoloxía para a túa vantaxe
As novas técnicas de planificación e produción poden facilitar o equilibrio destas consideracións. A impresión 3D introduce máis flexibilidade no deseño para soportar esquemas de PCB máis complexos sen erros de produción. A súa precisión tamén permite asegurarse de que o cableado de cobre siga unha curva máis que un ángulo recto para reducir a súa lonxitude e minimizar o consumo de enerxía
A intelixencia artificial é outra tecnoloxía que paga a pena investigar. As ferramentas PCB AI poden colocar automaticamente compoñentes ou resaltar problemas de deseño potenciais para evitar que os erros aparezan no mundo real. As solucións similares poden simular diferentes ambientes de proba para avaliar o rendemento dos PCB antes de producir prototipos físicos.

O deseño de PCB de alta corrente require precaución
Non é fácil deseñar un PCB de alta corrente fiable, pero non é imposible. Seguindo estes sete pasos, axudará a optimizar o proceso de deseño para crear dispositivos de alta potencia máis eficientes.
A medida que a Internet industrial das cousas crece, estas consideracións serán aínda máis importantes. Abrazalos agora será a clave para o éxito continuado no futuro.