Mendesain PCB apa pun menantang, terutama karena perangkat menjadi lebih kecil dan lebih kecil. Desain PCB arus tinggi bahkan lebih kompleks karena memiliki semua hambatan yang sama dan membutuhkan serangkaian faktor unik tambahan untuk dipertimbangkan.
Para ahli memperkirakan bahwa permintaan untuk perangkat daya tinggi kemungkinan akan meningkat untuk mencapai tingkat pertumbuhan tahunan dua digit untuk IoT industri pada tahun 2030. Berikut adalah tujuh langkah untuk mengoptimalkan desain PCB dalam elektronik arus tinggi untuk tren ini.

1. Pastikan ukuran kabel yang cukup
Ukuran garis adalah salah satu pertimbangan desain paling penting untuk PCB saat ini yang tinggi. Pengkabelan tembaga cenderung miniatur untuk desain yang lebih kompak, tetapi ini tidak berfungsi pada arus yang lebih tinggi. Penampang kecil dapat menyebabkan kehilangan daya melalui disipasi panas, sehingga ukuran trek yang besar diperlukan.
Anda dapat mengubah luas penampang kawat dengan menyesuaikan dua faktor: lebar kawat dan ketebalan tembaga. Menyeimbangkan keduanya adalah kunci untuk mengurangi konsumsi daya dan mempertahankan ukuran PCB yang ideal.
Gunakan kalkulator lebar garis PCB untuk mempelajari lebar dan ketebalan mana yang mendukung jenis arus yang diperlukan untuk perangkat Anda. Saat menggunakan alat -alat ini, berhati -hatilah untuk merancang ukuran kabel untuk mendukung arus yang lebih tinggi dari yang Anda butuhkan.

2.Shink penempatan komponen
Tata letak komponen adalah pertimbangan utama lain dalam desain PCB arus tinggi. MOSFET dan komponen serupa menghasilkan banyak panas, jadi penting untuk membuatnya tetap terisolasi dari bintik-bintik panas atau peka suhu lainnya. Ini tidak selalu mudah ketika berhadapan dengan faktor bentuk yang dikurangi.
Amplifier dan konverter harus dijaga pada jarak yang tepat dari MOSFET dan elemen pemanas lainnya. Meskipun mungkin tergoda untuk mempertahankan zona daya tinggi di tepi, ini tidak memungkinkan untuk distribusi suhu yang seragam. Sebaliknya, mereka ditempatkan di garis lurus di seluruh papan untuk mempertahankan energi, yang membuat panas lebih merata.
Dengan mendekati area yang paling berpengaruh terlebih dahulu, lebih mudah untuk menentukan komponen yang ideal. Pertama, tentukan lokasi yang ideal untuk komponen suhu tinggi. Setelah Anda tahu di mana harus meletakkannya, Anda dapat menggunakan sisanya untuk mengisi celah.

3. Optimalkan manajemen disipasi panas
Demikian pula, PCB saat ini tinggi juga membutuhkan manajemen termal yang cermat. Untuk sebagian besar aplikasi, ini berarti menjaga suhu internal di bawah 130 derajat Celcius untuk suhu transisi kaca laminasi FR4. Mengoptimalkan penempatan komponen akan membantu, tetapi langkah minimalisasi panas Anda harus berhenti di situ.
Pendinginan konveksi alami mungkin cukup untuk PCB elektronik konsumen yang lebih kecil, tetapi mungkin tidak cukup untuk aplikasi daya yang lebih tinggi. Radiator mekanis mungkin diperlukan. Pendinginan aktif seperti kipas atau sistem pendingin cair di sekitar MOSFET juga membantu. Namun, beberapa desain perangkat mungkin tidak cukup besar untuk mengakomodasi radiator tradisional atau pendinginan aktif.
Untuk PCB yang lebih kecil tetapi berkinerja tinggi, disipasi panas melalui lubang adalah alternatif yang berguna. Logam yang sangat konduktif dengan serangkaian lubang yang dituangkan akan menghilangkan panas dari MOSFET atau komponen serupa sebelum mencapai area yang lebih sensitif.

4.Gunakan bahan yang tepat
Seleksi material akan sangat bermanfaat ketika mengoptimalkan manajemen termal dan memastikan bahwa komponen dapat menahan arus yang lebih tinggi. Ini berlaku untuk komponen dan substrat PCB.
Meskipun FR4 adalah substrat yang paling umum, itu tidak selalu merupakan pilihan terbaik untuk desain PCB arus tinggi. PCB logam-inti mungkin ideal karena menyeimbangkan isolasi dan efektivitas biaya substrat seperti FR4 dengan kekuatan dan perpindahan suhu logam yang sangat konduktif. Atau, beberapa produsen membuat laminasi tahan panas yang mungkin Anda pertimbangkan.
Sekali lagi, Anda hanya harus menggunakan komponen dengan nilai resistansi termal yang tinggi. Terkadang, ini berarti memilih bahan yang lebih tahan panas, sedangkan dalam kasus lain itu berarti menggunakan komponen yang lebih tebal dari bahan yang sama. Opsi mana yang paling tergantung pada ukuran PCB, anggaran, dan pemasok yang tersedia.

5. Meningkatkan proses kontrol kualitas
Keandalan PCB arus tinggi juga merupakan masalah menemukan kesalahan dalam produksi. Jika proses pembuatan tidak dapat menemukan dan mengatasi cacat yang mengimbangi keuntungannya, maka empat pilihan desain di atas tidak akan menghasilkan banyak peningkatan. Pemeriksaan kualitas yang lebih andal untuk iterasi prototipe juga penting.
Menggunakan alat yang tepat untuk mengevaluasi kualitas PCB adalah salah satu pertimbangan terpenting di lapangan. Pembanding optik digital sebagai templat dan penutup mengungguli metode tradisional saat mereka meregangkan dan mendistorsi dari waktu ke waktu, menghambat keandalannya. Anda juga harus mempertimbangkan alat yang mudah diotomatisasi untuk meminimalkan risiko kesalahan manusia.
Terlepas dari metode dan teknik spesifik yang Anda gunakan, melacak semua cacat sangat penting. Seiring waktu, data ini dapat mengungkapkan tren dalam munculnya masalah, memberikan perubahan desain PCB yang lebih andal.

6. Desain Manufaktur
Faktor serupa tetapi sering diabaikan dalam desain PCB arus tinggi adalah memastikan kemudahan pembuatan. Jika kesalahan produksi sangat umum sehingga perangkat jarang memenuhi spesifikasi di atas kertas, tidak peduli seberapa andal PCB secara teori.
Solusinya adalah menghindari desain yang terlalu kompleks atau rumit sebanyak mungkin. Saat merancang PCB arus tinggi, ingatlah proses pembuatan Anda, mengingat bagaimana alur kerja ini dapat menghasilkannya dan masalah apa yang mungkin muncul. Semakin mudah Anda membuat produk bebas kesalahan, semakin dapat diandalkan.
Langkah ini membutuhkan kerja sama erat dengan pemangku kepentingan produksi. Jika Anda tidak menangani manufaktur di rumah, libatkan mitra produksi Anda dalam fase desain untuk mendapatkan input mereka tentang masalah produksi potensial.

7. Gunakan teknologi untuk keuntungan Anda
Teknik perencanaan dan produksi baru dapat membuat penyeimbangan pertimbangan ini lebih mudah. Pencetakan 3D memperkenalkan lebih banyak fleksibilitas desain untuk mendukung tata letak PCB yang lebih kompleks tanpa kesalahan produksi. Ketepatannya juga memungkinkan Anda untuk memastikan bahwa kabel tembaga mengikuti kurva daripada sudut kanan untuk mengurangi panjangnya dan meminimalkan konsumsi daya
Kecerdasan buatan adalah teknologi lain yang layak diselidiki. Alat PCB AI dapat secara otomatis menempatkan komponen atau menyoroti masalah desain potensial untuk mencegah kesalahan muncul di dunia nyata. Solusi serupa dapat mensimulasikan lingkungan uji yang berbeda untuk mengevaluasi kinerja PCB sebelum memproduksi prototipe fisik.

Desain PCB saat ini tinggi membutuhkan kehati -hatian
Merancang PCB arus tinggi yang andal tidak mudah, tetapi bukan tidak mungkin. Mengikuti tujuh langkah ini akan membantu Anda mengoptimalkan proses desain Anda untuk membuat perangkat daya tinggi yang lebih efisien.
Seiring pertumbuhan Internet of Things industri, pertimbangan ini akan menjadi lebih penting. Merangkul mereka sekarang akan menjadi kunci keberhasilan yang berkelanjutan di masa depan.