Bet kokio PCB projektavimas yra sudėtingas, ypač kai prietaisai tampa vis mažesni. Didelės srovės PCB dizainas yra dar sudėtingesnis, nes jis turi visas tas pačias kliūtis ir reikalauja papildomo unikalių veiksnių rinkinio, į kurį reikia atsižvelgti.
Ekspertai prognozuoja, kad greičiausiai padidės didelės galios prietaisų paklausa, kad iki 2030 m. Būtų pasiektas dvi skaitmeninis metinis pramonės IoT augimo tempai. Čia yra septyni žingsniai, siekiant optimizuoti PCB dizainą didelės srovės elektronikoje šioje tendencijoje.

1. Įsigykite pakankamą kabelio dydį
Linijos dydis yra vienas iš svarbiausių aukštų dabartinių PCB dizaino aspektų. Vario laidai buvo linkę miniatiūriniai kompaktiškesniems dizainams, tačiau tai neveikia esant didesnėms srovėms. Nedidelis skerspjūvis gali prarasti galią šilumos išsklaidymo metu, todėl reikalingas tinkamai didelis takelio dydis.
Galite pakeisti vielos skerspjūvio plotą pakoregavę du veiksnius: vielos plotį ir vario storią. Šių dviejų balansavimas yra raktas norint sumažinti energijos suvartojimą ir išlaikyti idealų PCB dydį.
Naudokite PCB linijos pločio skaičiuoklę, kad sužinotumėte, kokio pločio ir storio palaiko jūsų įrenginiui reikalingos srovės tipui. Naudodamiesi šiais įrankiais, būkite atsargūs ir suprojektuokite laidų dydį, kad palaikytumėte didesnes sroves, nei manote, kad jums reikia.

2.Rethink komponentų išdėstymas
Komponentų išdėstymas yra dar vienas svarbus aspektas, susijęs su didelės srovės PCB dizainu. MOSFET ir panašūs komponentai sukelia daug šilumos, todėl svarbu juos atskirti nuo kitų karštų ar temperatūros jautrių dėmių. Tai ne visada lengva spręsti su sumažintais formos veiksniais.
Stiprintuvai ir keitikliai turėtų būti laikomi tinkamu atstumu nuo MOSFET ir kitų šildymo elementų. Nors gali kilti pagunda išlaikyti aukštos galios zoną krašte, tai neleidžia vienodai pasiskirstyti temperatūrą. Vietoj to, jie dedami tiesomis linijomis per lentą, kad išlaikytų energiją, o tai daro šilumą tolygiau.
Pirmiausia artėjant prie įtakingiausių sričių, lengviau nustatyti idealius komponentus. Pirmiausia nustatykite idealią aukštos temperatūros komponentų vietą. Sužinoję, kur juos įdėti, galite naudoti likusius, kad užpildytumėte spragas.

3.optimizuokite šilumos išsklaidymo valdymą
Panašiai, aukštai srovei PCB taip pat reikalauja kruopštaus šiluminio valdymo. Daugeliui programų tai reiškia, kad vidinė temperatūra yra žemesnė nei 130 laipsnių Celsijaus, esant FR4 laminatų stiklo perėjimo temperatūrai. Komponentų išdėstymo optimizavimas padės, tačiau jūsų šilumos mažinimo žingsniai turi sustoti.
Natūralaus konvekcijos aušinimo gali pakakti mažesniems vartojimo elektronikos PCB, tačiau gali nepakakti didesnės galios naudojimui. Gali prireikti mechaninių radiatorių. Taip pat padeda aktyvus aušinimas, pavyzdžiui, ventiliatoriai ar skysčių aušinimo sistemos aplink MOSFET. Tačiau kai kurie įrenginių dizainai gali būti nepakankamai dideli, kad tilptų tradiciniai radiatoriai ar aktyvus aušinimas.
Mažesniems, bet aukštos kokybės PCB šilumos išsisklaidymas per skylutes yra naudinga alternatyva. Labai laidus metalas su išpilstytomis skylėmis pašalins šilumą iš „Mosfets“ ar panašių komponentų, kol jis nepasieks jautresnių vietų.

4. Naudokite tinkamas medžiagas
Medžiagos pasirinkimas bus labai naudingas, o optimizuojant šiluminį valdymą ir užtikrinant, kad komponentai gali atlaikyti didesnes sroves. Tai taikoma PCB komponentams ir substratams.
Nors FR4 yra labiausiai paplitęs substratas, jis ne visada yra geriausias pasirinkimas didelės srovės PCB dizainui. Metalo šerdies PCB gali būti idealūs, nes jie subalansuoja substratų, tokių kaip FR4, izoliaciją ir ekonominį efektyvumą su labai laidžių metalų stiprumu ir temperatūros poslinkiu. Arba kai kurie gamintojai sukuria specialius šilumą atsparius laminatus, į kuriuos galite atsižvelgti.
Vėlgi, turėtumėte naudoti tik komponentus, turinčius didelę šiluminės varžos vertes. Kartais tai reiškia, kad reikia pasirinkti medžiagas, kurios yra atsparesnės šilumai, tuo tarpu kitais atvejais tai reiškia, kad reikia naudoti storesnius tos pačios medžiagos komponentus. Kuri parinktis geriausia priklauso nuo jūsų PCB dydžio, biudžeto ir turimų tiekėjų.

5.Pasprojektuoti kokybės kontrolės procesą
Didelės srovės PCB patikimumas taip pat turi rasti klaidų gamyboje. Jei gamybos procesas negali rasti ir adresuoti defektų, kurie kompensuoja jo pranašumus, tada aukščiau išvardyti keturi dizaino pasirinkimai nepagerins. Taip pat svarbu patikimesni kokybės patikrinimai, susiję su prototipų iteracijomis.
Tinkamų įrankių naudojimas PCB kokybei įvertinti yra vienas iš svarbiausių aspektų šioje srityje. Skaitmeniniai optiniai palyginamieji, kaip šablonai ir dangos, pralenkia tradicinius metodus, nes jie laikui bėgant tempiasi ir iškraipo, trukdydami jų patikimumui. Taip pat turėtumėte apsvarstyti įrankius, kuriuos lengva automatizuoti, kad sumažintumėte žmogiškųjų klaidų riziką.
Nepaisant konkrečių naudojamų metodų ir metodų, visų defektų stebėjimas yra labai svarbus. Laikui bėgant šie duomenys gali atskleisti problemų atsiradimo tendencijas, suteikdami patikimesnius PCB dizaino pakeitimus.

6.ManuFaktualumo dizainas
Panašus, bet dažnai nepastebimas didelės srovės PCB dizaino veiksnys užtikrina lengvumą gamybai. Jei gamybos klaidos yra tokios įprastos, kad įrenginys retai atitinka specifikacijas popieriuje, nesvarbu, koks patikimas PCB teoriškai.
Sprendimas yra kiek įmanoma vengti pernelyg sudėtingų ar sudėtingų dizainų. Kurdami didelę srovę PCB, nepamirškite savo gamybos proceso, atsižvelgdami į tai, kaip šie darbo eigos gali juos sukelti ir kokios problemos gali kilti. Kuo lengviau gaminti produktus be klaidų, tuo patikimesni jie bus.
Šis žingsnis reikalauja glaudaus bendradarbiavimo su gamybos suinteresuotosiomis šalimis. Jei nevartojate gamybos vidaus, įtraukite savo gamybos partnerius į projektavimo etapą, kad gautumėte jų indėlį į galimas gaminamumo problemas.

7. Naudokite technologiją savo naudai
Nauji planavimo ir gamybos metodai gali palengvinti šių svarstymų subalansavimą. 3D spausdinimas pristato daugiau dizaino lankstumo, kad palaikytų sudėtingesnius PCB išdėstymus be gamybos klaidų. Jos tikslumas taip pat leidžia įsitikinti, kad vario laidai seka kreivę, o ne stačiu kampu, kad sumažintumėte jo ilgį ir sumažintų energijos suvartojimą
Dirbtinis intelektas yra dar viena technologija, kurią verta ištirti. AI PCB įrankiai gali automatiškai išdėstyti komponentus arba išryškinti galimas projektavimo problemas, kad klaidos būtų rodomos realiame pasaulyje. Panašūs sprendimai gali modeliuoti skirtingą bandymo aplinką, kad įvertintų PCB veikimą prieš sukuriant fizinius prototipus.

Aukšta dabartinė PCB dizainas reikalauja atsargumo
Projektuoti patikimą didelės srovės PCB nėra lengva, tačiau tai nėra neįmanoma. Atlikus šiuos septynis veiksmus, padėsite optimizuoti savo projektavimo procesą, kad sukurtumėte efektyvesnius didelės galios įrenginius.
Augant pramoniniam daiktų internete, šie svarstymai taps dar svarbesni. Dabar juos apimti bus raktas į nuolatinę sėkmę ateityje.