Дизајнирањето на кој било PCB е предизвик, особено затоа што уредите стануваат помали и помали. Дизајнот на PCB со висока струја е уште покомплексен затоа што ги има сите исти пречки и бара дополнителен сет на уникатни фактори што треба да се разгледаат.
Експертите предвидуваат дека побарувачката за уреди со голема моќност веројатно ќе се зголеми за да се постигнат двоцифрени годишни стапки на раст за индустрискиот IoT до 2030 година. Еве седум чекори за оптимизирање на PCB дизајнот во електроника со висока струја за овој тренд.

1. Доволна големина на кабел
Големината на линијата е една од најважните размислувања за дизајнот за PCB со висока струја. Бакарните жици имаат тенденција да бидат минијатурирани за покомпактни дизајни, но тоа не работи на повисоки струи. Мал пресек може да доведе до губење на електрична енергија преку дисипација на топлина, така што е потребна соодветно голема големина на патеката.
Можете да ја промените пресек на пределот на жицата со прилагодување на два фактори: ширина на жицата и дебелината на бакарот. Балансирањето на овие две е клучот за намалување на потрошувачката на енергија и одржување на идеалната големина на PCB.
Користете го калкулаторот за ширина на линијата PCB за да дознаете кои ширини и дебелини го поддржуваат видот на струјата потребна за вашиот уред. Кога ги користите овие алатки, внимавајте да ја дизајнирате големината на жиците за да поддржите повисоки струи отколку што мислите дека ви требаат.

2. Поставување на компонентата за време на врската
Распоредот на компонентите е уште едно клучно внимание во дизајнот на PCB со голема струја. MOSFETS и слични компоненти создаваат многу топлина, па затоа е важно да ги задржите што е изолирани од други топло или температурно чувствителни места. Ова не е секогаш лесно кога се занимавате со намалени фактори на форма.
Засилувачите и конвертерите треба да се чуваат на соодветно растојание од MOSFET и други елементи за греење. Иако може да биде примамливо да се одржи висока моќност зона на работ, ова не дозволува униформа дистрибуција на температурата. Наместо тоа, тие се поставени во директни линии низ таблата за да ја задржат енергијата, што ја прави топлината повеќе рамномерна.
Прво, приближувајќи се кон највлијателните области, полесно е да се утврдат идеалните компоненти. Прво, утврдете ја идеалната локација за компонентите со висока температура. Откако ќе знаете каде да ги ставите, можете да ги користите останатите за да ги пополните празнините.

3.ОПТИМИРАЕ УПРАВУВАЕ НА ДИСПАЦИЈА НА ВИСТИНА
Слично на тоа, PCB со висока струја, исто така, бара внимателно управување со термичката. За повеќето апликации, ова значи да се задржи внатрешната температура под 130 степени Целзиусови за температурата на транзицијата на стаклото на ламинатите FR4. Оптимирањето на поставувањето на компонентите ќе помогне, но вашите чекори за минимизирање на топлината мора да застанат тука.
Ладењето на природна конвекција може да биде доволно за помали PCB на потрошувачка електроника, но може да не биде доволно за апликации со поголема моќност. Може да бидат потребни механички радијатори. Исто така, помага активното ладење, како што се вентилаторите или системите за ладење со течности околу MOSFETS. Сепак, некои дизајни на уреди можеби не се доволно големи за да се сместат традиционалните радијатори или активното ладење.
За помали, но високи перформанси PCB, дисипацијата на топлина преку дупките е корисна алтернатива. Високо спроводлив метал со серија дупки истури ќе ја отстрани топлината од MOSFET или слични компоненти пред да достигне почувствителни области.

4. Користете ги вистинските материјали
Изборот на материјали ќе биде од голема корист при оптимизирање на термичкото управување и ќе се обезбеди компонентите да издржат повисоки струи. Ова се однесува на компонентите и подлоги на PCB.
Иако FR4 е најчестата подлога, тој не е секогаш најдобриот избор за високо-тековни PCB дизајни. Метал-јадрата PCB може да биде идеална затоа што тие ја балансираат изолацијата и економичноста на подлоги, како што е FR4 со јачина и температурно поместување на високо спроводните метали. Алтернативно, некои производители прават специјални ламинати отпорни на топлина што може да ги земете предвид.
Повторно, треба да користите компоненти само со високи вредности на термичка отпорност. Понекогаш, ова значи избор на материјали што се повеќе отпорни на топлина, додека во други случаи тоа значи да користите подебели компоненти на истиот материјал. Која опција најдобро зависи од вашата големина, буџетот и достапните добавувачи на PCB.

5. Исполнете го процесот на контрола на квалитетот
Сигурноста на PCB со висока струја е исто така прашање на наоѓање грешки во производството. Ако процесот на производство не може да ги најде и адресира дефектите што ги неутрализираат неговите предности, тогаш горенаведените четири избори за дизајн нема да дадат многу подобрување. Исто така, важни се посигурни проверки за квалитет за повторувања на прототипи.
Користењето на вистинските алатки за проценка на квалитетот на PCB е една од најважните размислувања во полето. Дигиталните оптички компаратори како шаблони и прекривки ги надминуваат традиционалните методи бидејќи се протегаат и искривуваат со текот на времето, спречувајќи ја нивната сигурност. Исто така, треба да ги земете предвид алатките што се лесни за автоматизирање за да се минимизира ризикот од човечка грешка.
Без оглед на специфичните методи и техники што ги користите, следењето на сите дефекти е клучно. Со текот на времето, овие податоци можат да ги откријат трендовите во појавата на проблеми, обезбедувајќи посигурни промени во дизајнот на PCB.

6. Дизајн на производство на производство
Сличен, но честопати занемарен фактор во високо-тековниот дизајн на PCB е обезбедување на леснотија на производство. Ако грешките во производството се толку чести што уредот ретко ги исполнува спецификациите на хартија, не е важно колку е сигурен PCB во теорија.
Решението е да се избегнат премногу сложени или сложени дизајни колку што е можно повеќе. Кога дизајнирате PCB со голема струја, имајте го предвид вашиот процес на производство, разгледувајќи како може да се произведат овие работни текови и какви проблеми може да се појават. Колку полесно можете да направите производи без грешки, толку посигурни ќе бидат.
Овој чекор бара тесна соработка со засегнатите страни во производството. Ако не се справите со производството во куќата, вклучете ги вашите партнери за производство во фазата на дизајнирање за да добиете свој придонес за потенцијалните проблеми со производство.

7. Користете технологија во ваша корист
Новите техники за планирање и производство можат да го олеснат балансирањето на овие размислувања. 3Д печатењето воведува поголема флексибилност во дизајнот за поддршка на посложени распоред на PCB без грешки во производството. Неговата прецизност исто така ви овозможува да се осигурате дека жиците на бакар следат крива, а не од вистинскиот агол за да ја намалат нејзината должина и да ја минимизираат потрошувачката на енергија
Вештачката интелигенција е друга технологија што вреди да се испита. Алатките за AI PCB можат автоматски да постават компоненти или да ги потенцираат потенцијалните проблеми со дизајнот за да спречат да се појават грешки во реалниот свет. Слични решенија можат да симулираат различни околини за тестирање за да ги проценат перформансите на ПЦБ пред да произведат физички прототипови.

Дизајнот со висока струја на PCB бара претпазливост
Дизајнирањето на сигурен PCB со висока струја не е лесно, но не е невозможно. Следењето на овие седум чекори ќе ви помогне да го оптимизирате вашиот процес на дизајнирање за да создадете поефикасни уреди со голема моќност.
Како што расте индустрискиот интернет на нештата, овие размислувања ќе станат уште поважни. Прегрнувањето на нив сега ќе биде клучот за континуиран успех во иднина.