Jebkura PCB projektēšana ir izaicinoša, jo īpaši tāpēc, ka ierīces kļūst mazākas un mazākas. Augstas strāvas PCB dizains ir vēl sarežģītāks, jo tam ir visi tādi paši šķēršļi, un tam ir jāņem vērā papildu unikālu faktoru kopums.
Eksperti prognozē, ka, visticamāk, palielināsies pieprasījums pēc lieljaudas ierīcēm, lai līdz 2030. gadam sasniegtu divciparu gada pieauguma tempus rūpnieciskajam IoT. Šeit ir septiņi soļi, lai optimizētu PCB dizainu augstas strāvas elektronikā šai tendencei.

1.Slēdziet pietiekamu kabeļa izmēru
Līnijas lielums ir viens no vissvarīgākajiem augstas strāvas PCB dizaina apsvērumiem. Vara vadu vadīšanai ir tendence miniatūrizēt kompaktākiem dizainparaugiem, taču tas nedarbojas augstākās straumēs. Neliels šķērsgriezums var izraisīt enerģijas zudumu, izmantojot siltuma izkliedi, tāpēc ir nepieciešams atbilstoši liels sliežu ceļa izmērs.
Jūs varat mainīt stieples šķērsgriezuma laukumu, pielāgojot divus faktorus: stieples platumu un vara biezumu. Šo divu līdzsvarošana ir atslēga, lai samazinātu enerģijas patēriņu un saglabātu ideālu PCB lielumu.
Izmantojiet PCB līnijas platuma kalkulatoru, lai uzzinātu, kuri platumi un biezums atbalsta jūsu ierīcei nepieciešamo strāvas veidu. Izmantojot šos rīkus, esiet piesardzīgs, lai izstrādātu elektroinstalācijas lielumu, lai atbalstītu augstākas strāvas, nekā jūs domājat.

2.Rethink komponenta izvietojums
Komponentu izkārtojums ir vēl viens galvenais apsvērums augstas strāvas PCB dizainā. MOSFET un līdzīgas sastāvdaļas rada daudz siltuma, tāpēc ir svarīgi tos saglabāt kā izolētus no citām karstām vai temperatūras jutīgākām vietām. Tas ne vienmēr ir viegli, ja rīkojas ar samazinātiem formas faktoriem.
Pastiprinātāji un pārveidotāji jātur atbilstošā attālumā no MOSFET un citiem sildīšanas elementiem. Lai arī var būt vilinoši uzturēt augstas jaudas zonu malā, tas neļauj vienmērīgi sadalīt temperatūru. Tā vietā tie tiek novietoti taisnās līnijās pāri dēļa, lai saglabātu enerģiju, kas padara siltumu vienmērīgāku.
Vispirms tuvojoties ietekmīgākajām jomām, ideālos komponentus ir vieglāk noteikt. Vispirms nosakiet ideālu vietu augstas temperatūras komponentiem. Kad esat zinājis, kur tos ievietot, pārējo varat izmantot, lai aizpildītu nepilnības.

3. optimizējiet siltuma izkliedes pārvaldību
Tāpat augstas strāvas PCB ir nepieciešama arī rūpīga termiskā pārvaldība. Lielākajai daļai lietojumprogrammu tas nozīmē, ka iekšējā temperatūra zem 130 grādiem pēc Celsija stikla pārejas temperatūrai FR4 laminātiem. Komponentu izvietošanas optimizēšana palīdzēs, bet jūsu karstuma minimizācijas soļiem tur jāapstājas.
Dabiskā konvekcijas dzesēšana var būt pietiekama mazākām patēriņa elektronikas PCB, taču tā var nebūt pietiekama lielākas jaudas pielietojumam. Var būt nepieciešami mehāniski radiatori. Palīdz arī aktīva dzesēšana, piemēram, ventilatori vai šķidrās dzesēšanas sistēmas ap MOSFET. Tomēr daži ierīču dizaini var nebūt pietiekami lieli, lai pielāgotos tradicionālajiem radiatoriem vai aktīvai dzesēšanai.
Mazākam, bet augstas veiktspējas PCB siltuma izkliede caur caurumiem ir noderīga alternatīva. Ļoti vadošs metāls ar virkni caurumu, kas izlieti, noņems siltumu no MOSFET vai līdzīgiem komponentiem, pirms tas sasniedz jutīgākas vietas.

4. Izmantojiet pareizos materiālus
Materiālu izvēlei būs liela izdevība, optimizējot termisko pārvaldību un nodrošinot, ka komponenti var izturēt augstākas strāvas. Tas attiecas uz PCB komponentiem un substrātiem.
Lai arī FR4 ir visizplatītākais substrāts, tā ne vienmēr ir labākā izvēle augstas strāvas PCB dizainam. Metāla kodola PCB var būt ideāli, jo tie līdzsvaro tādu substrātu, piemēram, FR4, izolāciju un rentabilitāti ar ļoti vadošu metālu stiprību un temperatūru. Alternatīvi, daži ražotāji izgatavo īpašus karstumizturīgus laminātus, kurus jūs varētu apsvērt.
Atkal jums vajadzētu izmantot tikai komponentus ar augstām termiskās pretestības vērtībām. Dažreiz tas nozīmē izvēlēties materiālus, kas ir izturīgāki, savukārt citos gadījumos tas nozīmē izmantot biezākas viena un tā paša materiāla sastāvdaļas. Kura opcija ir vislabākā, ir atkarīga no jūsu PCB lieluma, budžeta un pieejamajiem piegādātājiem.

5. Ievietojiet kvalitātes kontroles procesu
Augstas strāvas PCB ticamība ir arī jautājums par kļūdu atrašanu ražošanā. Ja ražošanas process nevar atrast un risināt defektus, kas kompensē tās priekšrocības, iepriekšminētās četras dizaina izvēles neiegūs daudz uzlabojumu. Svarīgi ir arī ticamākas kvalitātes pārbaudes, kas saistītas ar prototipa atkārtojumiem.
Pareizo rīku izmantošana PCB kvalitātes novērtēšanai ir viens no vissvarīgākajiem apsvērumiem šajā jomā. Digitālie optiskie salīdzinājumi kā veidnes un pārklājumi pārspēj tradicionālās metodes, kad tie laika gaitā stiepjas un izkropļo, kavējot to uzticamību. Jums jāapsver arī rīki, kurus ir viegli automatizēt, lai samazinātu cilvēku kļūdu risku.
Neatkarīgi no izmantotajām metodēm un paņēmieniem, visu defektu izsekošana ir kritiska. Laika gaitā šie dati var atklāt tendences problēmu rašanās, nodrošinot ticamākas PCB dizaina izmaiņas.

6.MAUZĪGA DIZAINS
Līdzīgs, bet bieži aizmirsts faktors augstas strāvas PCB dizainā ir ražošanas vienkāršība. Ja ražošanas kļūdas ir tik izplatītas, ka ierīce reti atbilst specifikācijām uz papīra, nav svarīgi, cik uzticama PCB ir teorētiski.
Risinājums ir pēc iespējas izvairīties no pārāk sarežģītiem vai sarežģītiem dizainparaugiem. Projektējot augstas strāvas PCB, paturiet prātā ražošanas procesu, ņemot vērā, kā šīs darbplūsmas tās varētu radīt un kādas problēmas varētu rasties. Jo vieglāk jūs varat izgatavot produktus bez kļūdām, jo ​​uzticamāki tie būs.
Šis solis prasa ciešu sadarbību ar ražošanas ieinteresētajām personām. Ja jūs neveicat ražošanas uzņēmumu iekšēji, iesaistiet ražošanas partnerus projektēšanas posmā, lai iegūtu viņu ieguldījumu iespējamās ražošanas problēmās.

7. Izmantojiet tehnoloģiju savā labā
Jaunas plānošanas un ražošanas metodes var atvieglot šo apsvērumu līdzsvarošanu. 3D drukāšana ievieš lielāku dizaina elastību, lai atbalstītu sarežģītākus PCB izkārtojumus bez ražošanas kļūdām. Tās precizitāte arī ļauj nodrošināt, ka vara vadu vadīšana seko līknei, nevis taisnam leņķim, lai samazinātu tā garumu un samazinātu enerģijas patēriņu
Mākslīgais intelekts ir vēl viena tehnoloģija, kuru vērts izpētīt. AI PCB rīki var automātiski novietot komponentus vai izcelt iespējamās dizaina problēmas, lai novērstu kļūdu parādīšanos reālajā pasaulē. Līdzīgi risinājumi var simulēt dažādas testa vidi, lai novērtētu PCB veiktspēju pirms fizisko prototipu ražošanas.

Augstas strāvas PCB dizainam ir nepieciešama piesardzība
Uzticama augstas strāvas PCB projektēšana nav viegli, taču tas nav neiespējami. Šo septiņu soļu veikšana palīdzēs optimizēt projektēšanas procesu, lai izveidotu efektīvākas lieljaudas ierīces.
Pieaugot rūpnieciskajam lietu internetam, šie apsvērumi kļūs vēl svarīgāki. Viņu apskāviens tagad būs turpmāku panākumu atslēga nākotnē.