Проектування будь -якої друкованої плати є складним завданням, тим більше, що пристрої стають все меншими та меншими. Дизайн друкованої плати з високою струмом ще складніший, оскільки він має однакові перешкоди і вимагає додаткового набору унікальних факторів.
Експерти прогнозують, що попит на пристрої з високою потужністю, ймовірно, зросте для досягнення двозначних річних темпів зростання для промислового IoT до 2030 року. Ось сім кроків для оптимізації дизайну PCB у високій електроніці для цієї тенденції.

1. Заняття достатнього розміру кабелю
Розмір лінії - одна з найважливіших міркувань дизайну для високих поточних друкованих плат. Мідна проводка, як правило, була мініатюризована для більш компактних конструкцій, але це не працює при більш високих течіях. Невеликий переріз може призвести до втрати електроенергії за допомогою теплового розсіювання, тому потрібен відповідний розмір доріжки.
Ви можете змінити область поперечного перерізу дроту, регулюючи два фактори: ширина дроту та товщину міді. Врівноваження цих двох є запорукою зменшення споживання електроенергії та підтримки ідеального розміру друкованої плати.
Використовуйте калькулятор ширини лінії PCB, щоб дізнатися, які ширини та товщини підтримують тип струму, необхідний для вашого пристрою. Використовуючи ці інструменти, будьте обережні, щоб розробити розмір електропроводки для підтримки більш високих струмів, ніж ви вважаєте, що вам потрібно.

2. Розміщення компонентів Nethink
Компонент компонентів-ще один ключовий розгляд у дизайні друкованої плати з високим потоком. MOSFET та подібні компоненти генерують багато тепла, тому важливо зберегти їх якнайшвидше від інших гарячих або чутливих до температури плям. Це не завжди легко при роботі зі зменшеними формами форм.
Підсилювачі та перетворювачі слід зберігати на відповідній відстані від MOSFET та інших нагрівальних елементів. Незважаючи на те, що може бути спокусливо підтримувати зону високої потужності на краю, це не дозволяє рівномірного розподілу температури. Натомість вони розміщуються по прямих лініях по всій дошці, щоб зберегти енергію, що робить тепло більш рівним.
Спочатку наближаючись до найвпливовіших областей, простіше визначити ідеальні компоненти. Спочатку визначте ідеальне місце для високотемпературних компонентів. Як тільки ви дізнаєтесь, куди їх поставити, ви можете використовувати решту для заповнення прогалин.

3. Оптимізуйте управління тепловим розсіюванням
Аналогічно, високі поточні друковані друці також потребують ретельного термічного управління. Для більшості застосувань це означає утримувати внутрішню температуру нижче 130 градусів Цельсія для температури скляного переходу ламінатів FR4. Оптимізація розміщення компонентів допоможе, але етапи мінімізації вашої тепла повинні зупинитися на цьому.
Природне конвекційне охолодження може бути достатнім для менших друкованих послуг побутової електроніки, але може бути недостатнім для більш високих потужностей. Механічні радіатори можуть бути необхідними. Активне охолодження, такі як вентилятори або системи рідкого охолодження навколо MOSFETS, також допомагає. Однак деякі конструкції пристроїв можуть бути недостатньо великими для розміщення традиційних радіаторів або активного охолодження.
Для менших, але високоефективних друкованих плат, розсіювання тепла через отвори є корисною альтернативою. Високопровідний метал з низкою вилитого отворів вилучить тепло з MOSFET або подібних компонентів, перш ніж він досягне більш чутливих ділянок.

4. Використовуйте потрібні матеріали
Вибір матеріалів принесе велику користь при оптимізації термічного управління та забезпечення того, щоб компоненти могли витримати більш високі струми. Це стосується компонентів та субстратів PCB.
Хоча FR4 є найпоширенішим субстратом, він не завжди є найкращим вибором для дизайнів друкованих плат. Металеві друковані композиції можуть бути ідеальними, оскільки вони врівноважують ізоляцію та економічну ефективність субстратів, таких як FR4, з міцністю та переміщенням температури високопродуктивних металів. Альтернативно, деякі виробники роблять спеціальні теплостійкі ламінати, які ви можете розглянути.
Знову ж таки, слід використовувати лише компоненти з високими значеннями теплового опору. Іноді це означає вибір матеріалів, які є більш стійкими до тепла, тоді як в інших випадках це означає використовувати більш товсті компоненти одного і того ж матеріалу. Який варіант найкраще залежить від розміру вашої плати, бюджету та доступних постачальників.

5. Упрості процесу контролю якості
Надійність високогранних ПХБ-це також питання пошуку помилок у виробництві. Якщо виробничий процес не може знайти та вирішити дефекти, які компенсують його переваги, то вищевказані чотири варіанти проектування не призведуть до значного вдосконалення. Також важливі більш надійні перевірки якості для ітерацій прототипу.
Використання правильних інструментів для оцінки якості друкованої плати є одним з найважливіших міркувань у цій галузі. Цифрові оптичні компаратори як шаблони та покриття перевершують традиційні методи, коли вони розтягуються та спотворюють з часом, перешкоджаючи їх надійності. Ви також повинні розглянути інструменти, які легко автоматизувати, щоб мінімізувати ризик людської помилки.
Незалежно від конкретних методів та прийомів, якими ви використовуєте, відстеження всіх дефектів є критичним. З часом ці дані можуть виявити тенденції виникнення проблем, забезпечуючи більш надійні зміни дизайну друкованої плати.

6. Дизайн розвитку
Аналогічним, але часто не поміченим фактором у дизайні друкованої плати з високою струмом є забезпечення простоти виготовлення. Якщо помилки виробництва настільки поширені, що пристрій рідко відповідає специфікаціям на папері, не має значення, наскільки надійною є друкована плата теоретично.
Рішення полягає в тому, щоб максимально уникати надмірно складних або хитромудрих конструкцій. Проектуючи висококваліфіковані друковані товари, пам’ятайте про свій виробничий процес, враховуючи, як ці робочі процеси можуть їх створювати та які проблеми можуть виникнути. Чим простіше ви можете робити продукти без помилок, тим надійнішими вони будуть.
Цей крок вимагає тісної співпраці з зацікавленими сторонами виробництва. Якщо ви не обробляєте виробництво внутрішніх, залучайте своїх виробничих партнерів до фази дизайну, щоб отримати вклад у потенційні проблеми з виготовленням.

7. Використовуйте технологію на вашу користь
Нові методи планування та виробництва можуть полегшити балансування цих міркувань. 3D -друк представляє більше гнучкості дизайну для підтримки більш складних макетів друкованої плати без помилок виробництва. Його точність також дозволяє забезпечити, щоб мідна проводка слідувала за кривою, а не прямим кутом, щоб зменшити його довжину та мінімізувати споживання електроенергії
Штучний інтелект - це ще одна технологія, яку варто дослідити. Інструменти PCB AI можуть автоматично розміщувати компоненти або висвітлити потенційні проблеми з дизайном, щоб запобігти появі помилок у реальному світі. Подібні рішення можуть імітувати різні тестові середовища для оцінки продуктивності ПХБ перед виробництвом фізичних прототипів.

Дизайн високої струму PCB вимагає обережності
Розробка надійної висококваліфікованої друкованої плати непросто, але це не неможливо. Дотримуючись цих семи кроків, допоможе вам оптимізувати процес проектування, щоб створити більш ефективні пристрої з високою потужністю.
У міру зростання промислового Інтернету речей ці міркування стануть ще важливішими. Прийняття їх зараз стане ключем до подальшого успіху в майбутньому.