특히 장치가 점점 작아지면서 PCB를 설계하는 것은 어려운 일입니다. 고전류 PCB 설계는 장애물이 모두 동일한 장애물을 가지고 있으며 고려해야 할 추가 고유 한 요소 세트가 필요하기 때문에 훨씬 더 복잡합니다.
전문가들은 고출력 장치에 대한 수요가 2030 년까지 산업 IoT의 두 자리 수위 연간 성장률을 달성 할 것으로 예상합니다.이 추세를 위해 고전류 전자 장치에서 PCB 설계를 최적화하는 7 단계가 있습니다.

1. 충분한 케이블 크기를 확보하십시오
라인 크기는 고전류 PCB의 가장 중요한 설계 고려 사항 중 하나입니다. 구리 배선은 더 컴팩트 한 설계를 위해 소형화되는 경향이 있었지만 더 높은 전류에서는 작동하지 않습니다. 작은 단면은 열 소산을 통해 전력 손실을 초래할 수 있으므로 적절하게 큰 트랙 크기가 필요합니다.
와이어의 폭과 구리의 두께라는 두 가지 요소를 조정하여 와이어의 단면적을 변경할 수 있습니다. 이 두 가지 균형을 유지하는 것은 전력 소비를 줄이고 이상적인 PCB 크기를 유지하는 열쇠입니다.
PCB 라인 너비 계산기를 사용하여 장치에 필요한 전류 유형을 지원하는 폭과 두께를 배우십시오. 이러한 도구를 사용할 때는 필요한 것보다 더 높은 전류를 지원하기 위해 배선 크기를 설계하도록주의하십시오.

2. 구성 요소 배치를 생각합니다
구성 요소 레이아웃은 고전류 PCB 설계에서 또 다른 주요 고려 사항입니다. MOSFET 및 유사한 성분은 많은 열을 생성하므로 가능한 한 다른 뜨거운 또는 온도에 민감한 지점에서 분리 된 상태로 유지하는 것이 중요합니다. 감소 된 형태 요인을 다룰 때 항상 쉬운 것은 아닙니다.
앰프 및 변환기는 MOSFET 및 기타 가열 요소로부터 적절한 거리를 유지해야합니다. 가장자리에서 높은 전력 구역을 유지하려는 유혹이있을 수 있지만, 이는 균일 한 온도 분포를 허용하지 않습니다. 대신, 그들은 에너지를 유지하기 위해 전반적으로 직선으로 배치되어 열이 더 균등하게 만듭니다.
먼저 가장 영향력있는 영역에 접근하면 이상적인 구성 요소를 결정하는 것이 더 쉽습니다. 먼저, 고온 구성 요소에 이상적인 위치를 결정하십시오. 어디에 두어야하는지 알면 나머지를 사용하여 간격을 채울 수 있습니다.

3. 열 소산 관리를 최적화합니다
마찬가지로, 고전류 PCB에는 신중한 열 관리가 필요합니다. 대부분의 응용 분야에서는 FR4 라미네이트의 유리 전이 온도에 대해 내부 온도를 섭씨 130도 미만으로 유지하는 것을 의미합니다. 구성 요소 배치를 최적화하면 도움이되지만 열 최소화 단계는 여기서 중지해야합니다.
자연 대류 냉각은 소규모 소비자 전자 제품 PCB에 충분할 수 있지만 더 높은 전력 적용에는 충분하지 않을 수 있습니다. 기계 라디에이터가 필요할 수 있습니다. MOSFET 주변의 팬 또는 액체 냉각 시스템과 같은 활성 냉각도 도움이됩니다. 그러나 일부 장치 설계는 전통적인 라디에이터 또는 활성 냉각을 수용 할만 큼 충분히 크지 않을 수 있습니다.
더 작지만 고성능 PCB의 경우 구멍을 통한 열 소산이 유용한 대안입니다. 일련의 구멍이 쏟아지는 고도 전도성 금속은 더 민감한 영역에 도달하기 전에 MOSFET 또는 이와 유사한 구성 요소에서 열을 제거합니다.

4. 올바른 재료를 사용하십시오
열 관리를 최적화하고 부품이 더 높은 전류를 견딜 수 있도록 할 때 재료 선택이 큰 이점이 될 것입니다. 이것은 PCB 구성 요소 및 기판에 적용됩니다.
FR4가 가장 일반적인 기판이지만, 고전류 PCB 설계에 항상 최선의 선택은 아닙니다. 금속 코어 PCB는 FR4와 같은 기판의 단열 및 비용 효율성의 균형과 전도성 금속의 강도 및 온도 변위 균형을 잡기 때문에 이상적 일 수 있습니다. 또는 일부 제조업체는 고려할 수있는 특별한 열 내성 라미네이트를 만듭니다.
다시 한 번 열 저항 값이 높은 구성 요소 만 사용해야합니다. 때로는 이는 더욱 강력한 재료를 선택하는 것을 의미하는 반면, 다른 경우에는 동일한 재료의 두꺼운 구성 요소를 사용하는 것을 의미합니다. 가장 좋은 옵션은 PCB 크기, 예산 및 사용 가능한 공급 업체에 따라 다릅니다.

5. 품질 관리 프로세스를 점유하십시오
고전류 PCB의 신뢰성은 또한 생산 오류를 찾는 문제입니다. 제조 공정이 장점을 상쇄하는 결함을 찾아서 해결할 수없는 경우, 위의 4 가지 설계 선택은 크게 개선되지 않습니다. 프로토 타입 반복에 대한보다 안정적인 품질 검사도 중요합니다.
PCB의 품질을 평가하기 위해 올바른 도구를 사용하는 것이 현장에서 가장 중요한 고려 사항 중 하나입니다. 템플릿 및 덮개로서의 디지털 광학 비교기는 시간이 지남에 따라 스트레칭하고 왜곡 될 때 전통적인 방법을 능가하여 신뢰성을 방해합니다. 또한 인간 오류의 위험을 최소화하기 위해 자동화하기 쉬운 도구를 고려해야합니다.
사용하는 특정 방법과 기술에 관계없이 모든 결함을 추적하는 것이 중요합니다. 시간이 지남에 따라이 데이터는 문제의 출현 경향을 드러내면서보다 신뢰할 수있는 PCB 설계 변경을 제공 할 수 있습니다.

6. 제조 가능성 설계
고전류 PCB 설계에서 유사하지만 종종 간과되는 요인은 제조 용이성을 보장하는 것입니다. 생산 오류가 너무 일반적인 경우 장치가 종이의 사양을 거의 충족하지 않는 경우 PCB가 얼마나 신뢰할 수 있는지는 중요하지 않습니다.
해결책은 가능한 한 지나치게 복잡하거나 복잡한 디자인을 피하는 것입니다. 고전류 PCB를 설계 할 때는 이러한 워크 플로가 어떻게 생성 할 수 있는지, 어떤 문제가 발생할 수 있는지 고려하여 제조 공정을 염두에 두십시오. 오류가없는 제품을 쉽게 만들수록 더 안정적이 될 수 있습니다.
이 단계는 생산 이해 관계자와 긴밀한 협력이 필요합니다. 사내 제조를 처리하지 않는 경우, 제조 가능성 문제에 대한 정보를 얻기 위해 설계 단계에 생산 파트너를 참여시킵니다.

7. 기술을 유리하게 사용하십시오
새로운 계획 및 생산 기술을 통해 이러한 고려 사항을보다 쉽게 ​​균형을 잡을 수 있습니다. 3D 프린팅은 생산 오류없이보다 복잡한 PCB 레이아웃을 지원할 수있는 더 많은 설계 유연성을 도입합니다. 또한 정밀도로 구리 배선이 직각이 아닌 곡선을 따라 길이를 줄이고 전력 소비를 최소화 할 수 있습니다.
인공 지능은 조사 할 가치가있는 또 다른 기술입니다. AI PCB 도구는 실제 세계에 오류가 나타나는 것을 방지하기 위해 구성 요소를 자동으로 배치하거나 잠재적 설계 문제를 강조 할 수 있습니다. 유사한 솔루션은 다양한 테스트 환경을 시뮬레이션하여 물리적 프로토 타입을 생성하기 전에 PCB의 성능을 평가할 수 있습니다.

고전기 PCB 설계는주의가 필요합니다
신뢰할 수있는 고전류 PCB를 설계하는 것은 쉽지 않지만 불가능하지는 않습니다. 이 7 단계에 따라 설계 프로세스를 최적화하여보다 효율적인 고출력 장치를 생성하는 데 도움이됩니다.
산업 사물 인터넷이 성장함에 따라 이러한 고려 사항은 더욱 중요해질 것입니다. 지금 그들을 수용하는 것이 미래의 지속적인 성공의 열쇠가 될 것입니다.