תכנון כל PCB הוא מאתגר, במיוחד כאשר מכשירים קטנים וקטנים יותר. עיצוב PCB זרם גבוה הוא מורכב עוד יותר מכיוון שיש לו את כל אותם מכשולים ודורש קבוצה נוספת של גורמים ייחודיים שיש לקחת בחשבון.
מומחים צופים כי הביקוש למכשירים בעלי עוצמה גבוהה עשוי לעלות כדי להשיג שיעורי צמיחה שנתיים דו ספרתיים עבור ה- IoT התעשייתי עד שנת 2030. להלן שבעה שלבים למיטוב תכנון PCB באלקטרוניקה זרם גבוה למגמה זו.

1. הגש גודל כבלים מספיק
גודל הקו הוא אחד משיקולי העיצוב החשובים ביותר עבור PCB נוכחי גבוה. חיווט נחושת נוטה להיות ממוזג לעיצובים קומפקטיים יותר, אך זה לא עובד בזרמים גבוהים יותר. חתך קטן יכול להוביל לאובדן חשמל באמצעות פיזור חום, ולכן נדרש גודל מסלול גדול כמתאים.
אתה יכול לשנות את שטח החתך של החוט על ידי התאמת שני גורמים: רוחב החוט ועובי הנחושת. איזון בין שני אלה הוא המפתח להפחתת צריכת החשמל ושמירה על גודל ה- PCB האידיאלי.
השתמש במחשבון רוחב קו PCB כדי ללמוד אילו רוחבים ועובי תומך בסוג הזרם הנדרש למכשיר שלך. בעת שימוש בכלים אלה, הקפידו לתכנן את גודל החיווט כדי לתמוך בזרמים גבוהים יותר ממה שאתה חושב שאתה צריך.

2. מיקום רכיב רטרקינק
פריסת רכיבים היא שיקול מפתח נוסף בעיצוב PCB זרם גבוה. MOSFETs ורכיבים דומים מייצרים חום רב, ולכן חשוב לשמור עליהם כמבודדים מנקודות חמות או רגישות לטמפרטורה אחרות ככל האפשר. זה לא תמיד קל בעת התמודדות עם גורמי צורה מופחתים.
יש לשמור על מגברים וממירים במרחק מתאים מ- MOSFET ואלמנטים חימומיים אחרים. למרות שזה עשוי להיות מפתה לשמור על אזור כוח גבוה בקצה, הדבר אינו מאפשר חלוקת טמפרטורה אחידה. במקום זאת, הם ממוקמים בקווים ישרים על פני הלוח כדי לשמור על אנרגיה, מה שהופך את החום ליותר שווה.
על ידי התקרבות תחילה לאזורים המשפיעים ביותר, קל יותר לקבוע את המרכיבים האידיאליים. ראשית, קבע את המיקום האידיאלי לרכיבים בטמפרטורה גבוהה. ברגע שאתה יודע איפה לשים אותם, אתה יכול להשתמש בשאר כדי למלא את הפערים.

3. ערוך את ניהול פיזור החום
באופן דומה, PCBs זרם גבוה דורשים גם ניהול תרמי זהיר. עבור מרבית היישומים פירוש הדבר ששמירה על הטמפרטורה הפנימית מתחת ל 130 מעלות צלזיוס לטמפרטורת המעבר לזכוכית של למינציות FR4. מיטוב מיקום הרכיב יעזור, אך שלבי צמצום החום שלך חייבים לעצור שם.
קירור הסעה טבעי עשוי להספיק למחשבי אלקטרוניקה צרכניים קטנים יותר, אך יתכן שלא יספיק ליישומי כוח גבוהים יותר. רדיאטורים מכניים עשויים להיות נחוצים. קירור פעיל כמו מאווררים או מערכות קירור נוזלים סביב MOSFETs עוזר גם הוא. עם זאת, כמה עיצובים של מכשירים עשויים שלא להיות גדולים מספיק כדי להכיל רדיאטורים מסורתיים או קירור פעיל.
עבור PCBs קטנים יותר אך בעלי ביצועים גבוהים, פיזור חום באמצעות חורים הוא אלטרנטיבה שימושית. מתכת מוליכה מאוד עם סדרת חורים שנשפכה תסיר חום מ- MOSFET או רכיבים דומים לפני שהיא מגיעה לאזורים רגישים יותר.

4. השתמש בחומרים הנכונים
בחירת החומרים תועיל מאוד בעת מיטוב ניהול תרמי ומבטיחה כי רכיבים יוכלו לעמוד בזרמים גבוהים יותר. זה חל על רכיבי PCB ומצעים.
למרות ש- FR4 הוא המצע הנפוץ ביותר, זה לא תמיד הבחירה הטובה ביותר עבור עיצובים של PCB זרם גבוה. PCBs ליבת מתכת עשויים להיות אידיאליים מכיוון שהם מאזנים בין הבידוד והיעילות של מצעים כמו FR4 עם חוזק ועקירת הטמפרטורה של מתכות מוליכות מאוד. לחלופין, חלק מהיצרנים מייצרים למינציה מיוחדת עמידה בחום שתוכלו לקחת בחשבון.
שוב, עליך להשתמש רק ברכיבים עם ערכי התנגדות תרמית גבוהה. לפעמים זה אומר לבחור בחומרים עמידים יותר בחום, ואילו במקרים אחרים זה אומר להשתמש ברכיבים עבים יותר מאותו חומר. איזו אפשרות היא הטובה ביותר תלויה בגודל ה- PCB שלך, בתקציב ובספקים הזמינים שלך.

5. פרש את תהליך בקרת האיכות
האמינות של PCBs בזרם גבוה היא גם עניין של מציאת שגיאות בייצור. אם תהליך הייצור לא יכול למצוא ולפגמים פגמים שקזזים את היתרונות שלו, אז ארבע הבחירות בעיצוב לעיל לא יניבו שיפור רב. חשוב גם בדיקות איכות אמינות יותר עבור איטרציות אב -טיפוס חשובות.
השימוש בכלים הנכונים להערכת איכות ה- PCB הוא אחד השיקולים החשובים ביותר בתחום. משווים אופטיים דיגיטליים כתבניות וכיסויים עולה על השיטות המסורתיות כאשר הם נמתחים ומעוותים לאורך זמן, ומעכבים את אמינותם. עליכם לשקול גם כלים שקל לאוטומטי כדי למזער את הסיכון לטעות אנושית.
ללא קשר לשיטות והטכניקות הספציפיות בהן אתה משתמש, מעקב אחר כל הפגמים הוא קריטי. עם הזמן, נתונים אלה יכולים לחשוף מגמות בהופעת הבעיות, ולספק שינויים אמינים בעיצוב PCB.

6. תכנון ייצור
גורם דומה אך לעיתים קרובות מתעלמים מהם בעיצוב PCB זרם גבוה הוא מבטיח קלות ייצור. אם שגיאות ייצור נפוצות עד כדי כך שהמכשיר לעיתים רחוקות עומד במפרט על הנייר, לא משנה עד כמה ה- PCB אמין בתיאוריה.
הפיתרון הוא להימנע ככל האפשר עיצובים מורכבים מדי או מורכבים. בעת תכנון PCBs בעלי זרם גבוה, קח בחשבון את תהליך הייצור שלך, בהתחשב כיצד זרימות עבודה אלה עשויות לייצר אותן ואילו בעיות עשויות להתעורר. ככל שתוכלו לייצר מוצרים נטולי שגיאות, כך הם יהיו אמינים יותר.
שלב זה דורש שיתוף פעולה הדוק עם בעלי העניין לייצור. אם אינך מתמודד עם ייצור פנים, כרוך בשותפי הייצור שלך בשלב העיצוב כדי לקבל את הקלט שלהם לבעיות ייצור פוטנציאליות.

7. השתמש בטכנולוגיה לטובתך
טכניקות תכנון וייצור חדשות יכולות להקל על איזון השיקולים הללו. הדפסת תלת מימד מציגה גמישות עיצובית רבה יותר לתמיכה בפריסות PCB מורכבות יותר ללא שגיאות ייצור. הדיוק שלה מאפשר לך להבטיח כי חיווט הנחושת עוקב אחר עקומה ולא זווית נכונה להפחתת אורכו ולמזער את צריכת החשמל
בינה מלאכותית היא טכנולוגיה נוספת שכדאי לחקור. כלי PCB AI יכולים למקם רכיבים אוטומטית או להדגיש בעיות תכנון פוטנציאליות למניעת הופיעה שגיאות בעולם האמיתי. פתרונות דומים יכולים לדמות סביבות בדיקה שונות כדי להעריך את הביצועים של PCBs לפני לייצר אבות -טיפוס פיזיים.

עיצוב PCB זרם גבוה דורש זהירות
עיצוב PCB אמין זרם גבוה אינו קל, אך הוא לא בלתי אפשרי. ביצוע שבעה שלבים אלה יעזור לך לייעל את תהליך העיצוב שלך ליצירת מכשירים יעילים יותר בעלת עוצמה גבוהה.
ככל שהאינטרנט התעשייתי של הדברים גדל, שיקולים אלה יהפכו חשובים עוד יותר. חיבוקם כעת יהיה המפתח להמשך ההצלחה בעתיד.