किसी भी पीसीबी को डिजाइन करना चुनौतीपूर्ण है, खासकर जब उपकरण छोटे और छोटे हो जाते हैं। उच्च-वर्तमान पीसीबी डिजाइन और भी अधिक जटिल है क्योंकि इसमें सभी समान बाधाएं हैं और विचार करने के लिए अद्वितीय कारकों के एक अतिरिक्त सेट की आवश्यकता होती है।
विशेषज्ञों का अनुमान है कि उच्च-शक्ति वाले उपकरणों की मांग 2030 तक औद्योगिक IoT के लिए दोहरे अंकों की वार्षिक वृद्धि दर प्राप्त करने की संभावना है। इस प्रवृत्ति के लिए उच्च-वर्तमान इलेक्ट्रॉनिक्स में पीसीबी डिजाइन का अनुकूलन करने के लिए यहां सात कदम हैं।

1. पर्याप्त केबल आकार
लाइन का आकार उच्च वर्तमान पीसीबी के लिए सबसे महत्वपूर्ण डिजाइन विचारों में से एक है। कॉपर वायरिंग को अधिक कॉम्पैक्ट डिजाइनों के लिए छोटा किया गया है, लेकिन यह उच्च धाराओं पर काम नहीं करता है। एक छोटा क्रॉस सेक्शन हीट डिसिपेशन के माध्यम से बिजली की हानि का कारण बन सकता है, इसलिए एक बड़े पैमाने पर ट्रैक आकार की आवश्यकता होती है।
आप दो कारकों को समायोजित करके तार के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को बदल सकते हैं: तार की चौड़ाई और तांबे की मोटाई। इन दोनों को संतुलित करना बिजली की खपत को कम करने और आदर्श पीसीबी आकार को बनाए रखने की कुंजी है।
पीसीबी लाइन चौड़ाई कैलकुलेटर का उपयोग यह जानने के लिए करें कि कौन सी चौड़ाई और मोटाई आपके डिवाइस के लिए आवश्यक वर्तमान के प्रकार का समर्थन करते हैं। इन उपकरणों का उपयोग करते समय, उच्च धाराओं का समर्थन करने के लिए वायरिंग आकार को डिजाइन करने के लिए सावधान रहें, जितना आपको लगता है कि आपको आवश्यकता है।

2. घटक घटक प्लेसमेंट
घटक लेआउट उच्च-वर्तमान पीसीबी डिजाइन में एक और महत्वपूर्ण विचार है। MOSFETS और इसी तरह के घटक बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न करते हैं, इसलिए उन्हें संभव के रूप में अन्य गर्म या तापमान-संवेदनशील धब्बों से अलग रखना महत्वपूर्ण है। कम फॉर्म कारकों से निपटने के दौरान यह हमेशा आसान नहीं होता है।
एम्पलीफायरों और कन्वर्टर्स को MOSFETS और अन्य हीटिंग तत्वों से उचित दूरी पर रखा जाना चाहिए। हालांकि यह किनारे पर एक उच्च शक्ति क्षेत्र बनाए रखने के लिए लुभावना हो सकता है, यह एक समान तापमान वितरण के लिए अनुमति नहीं देता है। इसके बजाय, उन्हें ऊर्जा बनाए रखने के लिए बोर्ड भर में सीधी रेखाओं में रखा जाता है, जो गर्मी को और भी अधिक बनाता है।
पहले सबसे प्रभावशाली क्षेत्रों के करीब पहुंचकर, आदर्श घटकों को निर्धारित करना आसान है। सबसे पहले, उच्च तापमान घटकों के लिए आदर्श स्थान निर्धारित करें। एक बार जब आप जानते हैं कि उन्हें कहां रखा जाए, तो आप अंतराल को भरने के लिए बाकी का उपयोग कर सकते हैं।

3. ओप्टिमाइज़ गर्मी अपव्यय प्रबंधन
इसी तरह, उच्च वर्तमान पीसीबी को भी सावधान थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता होती है। अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, इसका मतलब है कि FR4 लैमिनेट्स के ग्लास संक्रमण तापमान के लिए आंतरिक तापमान 130 डिग्री सेल्सियस से नीचे रखना। ऑप्टिमाइज़िंग कंपोनेंट प्लेसमेंट से मदद मिलेगी, लेकिन आपके हीट कम से कम होने वाले कदमों को रुकना होगा।
प्राकृतिक संवहन शीतलन छोटे उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स पीसीबी के लिए पर्याप्त हो सकता है, लेकिन उच्च बिजली अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है। यांत्रिक रेडिएटर आवश्यक हो सकते हैं। MOSFETS के आसपास प्रशंसकों या तरल कूलिंग सिस्टम जैसे सक्रिय शीतलन भी मदद करता है। हालांकि, कुछ डिवाइस डिज़ाइन पारंपरिक रेडिएटर या सक्रिय शीतलन को समायोजित करने के लिए पर्याप्त बड़े नहीं हो सकते हैं।
छोटे लेकिन उच्च-प्रदर्शन पीसीबी के लिए, छेद के माध्यम से गर्मी अपव्यय एक उपयोगी विकल्प है। छिद्रित छेदों की एक श्रृंखला के साथ एक अत्यधिक प्रवाहकीय धातु MOSFET या इसी तरह के घटकों से गर्मी को हटा देगा, इससे पहले कि यह अधिक संवेदनशील क्षेत्रों तक पहुंच जाए।

4. सही सामग्री का उपयोग करें
थर्मल प्रबंधन का अनुकूलन करते समय सामग्री का चयन बहुत लाभ होगा और यह सुनिश्चित करना कि घटक उच्च धाराओं का सामना कर सकते हैं। यह पीसीबी घटकों और सब्सट्रेट पर लागू होता है।
हालांकि FR4 सबसे आम सब्सट्रेट है, यह हमेशा उच्च-वर्तमान पीसीबी डिजाइनों के लिए सबसे अच्छा विकल्प नहीं है। मेटल-कोर पीसीबी आदर्श हो सकते हैं क्योंकि वे अत्यधिक प्रवाहकीय धातुओं की ताकत और तापमान विस्थापन के साथ FR4 जैसे सब्सट्रेट्स की इन्सुलेशन और लागत-प्रभावशीलता को संतुलित करते हैं। वैकल्पिक रूप से, कुछ निर्माता विशेष गर्मी-प्रतिरोधी टुकड़े टुकड़े करते हैं जिन पर आप विचार कर सकते हैं।
फिर, आपको केवल उच्च थर्मल प्रतिरोध मूल्यों वाले घटकों का उपयोग करना चाहिए। कभी-कभी, इसका मतलब यह है कि उन सामग्रियों को चुनना जो अधिक गर्मी-प्रतिरोधी हैं, जबकि अन्य मामलों में इसका अर्थ है एक ही सामग्री के मोटे घटकों का उपयोग करना। कौन सा विकल्प सबसे अच्छा है जो आपके पीसीबी आकार, बजट और उपलब्ध आपूर्तिकर्ताओं पर निर्भर करता है।

5. गुणवत्ता नियंत्रण प्रक्रिया का उपयोग करें
उच्च-वर्तमान पीसीबी की विश्वसनीयता भी उत्पादन में त्रुटियों को खोजने की बात है। यदि विनिर्माण प्रक्रिया उन दोषों को नहीं ढूंढ सकती है और उन दोषों को संबोधित करती है जो इसके लाभों को ऑफसेट करते हैं, तो उपरोक्त चार डिजाइन विकल्पों में बहुत सुधार नहीं होगा। प्रोटोटाइप पुनरावृत्तियों के लिए अधिक विश्वसनीय गुणवत्ता जांच भी महत्वपूर्ण हैं।
पीसीबी की गुणवत्ता का मूल्यांकन करने के लिए सही उपकरणों का उपयोग करना क्षेत्र में सबसे महत्वपूर्ण विचारों में से एक है। टेम्प्लेट और कवरिंग के रूप में डिजिटल ऑप्टिकल तुलनित्र पारंपरिक तरीकों से बेहतर प्रदर्शन करते हैं क्योंकि वे समय के साथ खिंचाव और विकृत करते हैं, उनकी विश्वसनीयता में बाधा डालते हैं। आपको उन उपकरणों पर भी विचार करना चाहिए जो मानव त्रुटि के जोखिम को कम करने के लिए स्वचालित करने के लिए आसान हैं।
आपके द्वारा उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट तरीकों और तकनीकों के बावजूद, सभी दोषों को ट्रैक करना महत्वपूर्ण है। समय के साथ, यह डेटा समस्याओं के उद्भव में रुझानों को प्रकट कर सकता है, जिससे अधिक विश्वसनीय पीसीबी डिज़ाइन परिवर्तन प्रदान करते हैं।

6. मैन्युफायरेबिलिटी डिज़ाइन
उच्च-वर्तमान पीसीबी डिजाइन में एक समान लेकिन अक्सर अनदेखा कारक निर्माण में आसानी सुनिश्चित कर रहा है। यदि उत्पादन त्रुटियां इतनी आम हैं कि डिवाइस शायद ही कभी कागज पर विनिर्देशों को पूरा करता है, तो इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि पीसीबी सिद्धांत में कितना विश्वसनीय है।
समाधान जितना संभव हो उतना जटिल या जटिल डिजाइनों से बचने के लिए है। उच्च-वर्तमान पीसीबी को डिजाइन करते समय, अपनी विनिर्माण प्रक्रिया को ध्यान में रखें, यह देखते हुए कि ये वर्कफ़्लोज़ उन्हें कैसे पैदा कर सकते हैं और क्या समस्याएं पैदा हो सकती हैं। जितना आसान आप त्रुटि-मुक्त उत्पाद बना सकते हैं, वे उतने ही विश्वसनीय होंगे।
इस कदम के लिए उत्पादन हितधारकों के साथ घनिष्ठ सहयोग की आवश्यकता है। यदि आप इन-हाउस में विनिर्माण को संभाल नहीं करते हैं, तो संभावित निर्माताओं के मुद्दों पर अपना इनपुट प्राप्त करने के लिए अपने उत्पादन भागीदारों को डिजाइन चरण में शामिल करें।

7. अपने लाभ के लिए तकनीक का उपयोग करें
नई योजना और उत्पादन तकनीक इन विचारों को संतुलित करने में आसान बना सकती है। 3 डी प्रिंटिंग उत्पादन त्रुटियों के बिना अधिक जटिल पीसीबी लेआउट का समर्थन करने के लिए अधिक डिजाइन लचीलापन का परिचय देता है। इसकी सटीकता आपको यह सुनिश्चित करने की भी अनुमति देती है कि तांबे की वायरिंग अपनी लंबाई को कम करने और बिजली की खपत को कम करने के लिए एक समकोण के बजाय एक वक्र का अनुसरण करती है
आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस एक और तकनीक है जो जांच के लायक है। एआई पीसीबी उपकरण स्वचालित रूप से घटकों को रख सकते हैं या वास्तविक दुनिया में त्रुटियों को प्रदर्शित करने से रोकने के लिए संभावित डिजाइन समस्याओं को उजागर कर सकते हैं। इसी तरह के समाधान भौतिक प्रोटोटाइप के उत्पादन से पहले पीसीबी के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए विभिन्न परीक्षण वातावरण का अनुकरण कर सकते हैं।

उच्च वर्तमान पीसीबी डिजाइन को सावधानी की आवश्यकता है
एक विश्वसनीय उच्च-वर्तमान पीसीबी डिजाइन करना आसान नहीं है, लेकिन यह असंभव नहीं है। इन सात चरणों का पालन करने से आपको अधिक कुशल उच्च-शक्ति वाले उपकरण बनाने के लिए अपनी डिजाइन प्रक्रिया को अनुकूलित करने में मदद मिलेगी।
जैसे -जैसे औद्योगिक इंटरनेट ऑफ थिंग्स बढ़ता है, ये विचार और भी महत्वपूर्ण हो जाएंगे। उन्हें गले लगाना अब भविष्य में निरंतर सफलता की कुंजी होगी।