Праектаванне любой друкаванай платы — складаная задача, асабліва калі прылады становяцца ўсё меншымі і меншымі. Праектаванне друкаванай платы для высокага току яшчэ больш складанае, бо мае ўсе тыя ж перашкоды і патрабуе ўліку дадатковага набору унікальных фактараў.
Эксперты прагназуюць, што попыт на магутныя прылады, верагодна, вырасце і дасягне двухзначных тэмпаў росту ў прамысловым Інтэрнэце рэчаў да 2030 года. Вось сем крокаў для аптымізацыі распрацоўкі друкаваных плат у моцнаточнай электроніцы з улікам гэтай тэндэнцыі.

1. Забяспечце дастатковы памер кабеля
Памер лініі з'яўляецца адным з найважнейшых меркаванняў пры праектаванні друкаваных плат з высокім токам. Медныя правады, як правіла, мініяцюрызуюцца для больш кампактных канструкцый, але гэта не працуе пры больш высокіх токах. Невялікае папярочнае сячэнне можа прывесці да страты магутнасці з-за рассейвання цяпла, таму патрабуецца адпаведна вялікі памер дарожкі.
Вы можаце змяніць плошчу папярочнага сячэння дроту, рэгулюючы два фактары: шырыню дроту і таўшчыню медзі. Баланс гэтых двух фактараў з'яўляецца ключом да зніжэння спажывання энергіі і падтрымання ідэальнага памеру друкаванай платы.
Скарыстайцеся калькулятарам шырыні ліній друкаванай платы, каб даведацца, якія шырыні і таўшчыні падтрымліваюць тып току, неабходны для вашай прылады. Пры выкарыстанні гэтых інструментаў будзьце ўважлівыя і распрацоўвайце памер правадоў, каб падтрымліваць большыя токі, чым вам трэба.

2. Пераасэнсуйце размяшчэнне кампанентаў
Размяшчэнне кампанентаў — яшчэ адзін ключавы фактар ​​пры праектаванні друкаваных плат з высокім токам. MOSFET і падобныя кампаненты выпрацоўваюць шмат цяпла, таму важна трымаць іх максімальна ізаляванымі ад іншых гарачых або адчувальных да тэмпературы месцаў. Гэта не заўсёды проста пры працы з паменшанымі форм-фактарамі.
Узмацняльнікі і пераўтваральнікі павінны размяшчацца на адпаведнай адлегласці ад MOSFET і іншых награвальных элементаў. Хоць можа ўзнікнуць спакуса захаваць зону высокай магутнасці на краі, гэта не дазваляе забяспечыць раўнамернае размеркаванне тэмпературы. Замест гэтага яны размяшчаюцца прамымі лініямі па ўсёй плаце, каб захоўваць энергію, што робіць цяпло больш раўнамерным.
Калі спачатку разгледзець найбольш уплывовыя зоны, лягчэй вызначыць ідэальныя кампаненты. Па-першае, вызначце ідэальнае месцазнаходжанне для высокатэмпературных кампанентаў. Як толькі вы даведаецеся, дзе іх размясціць, вы можаце выкарыстоўваць астатнія, каб запоўніць прабелы.

3. Аптымізацыя кіравання цеплааддачай
Аналагічным чынам, друкаваныя платы з высокім токам таксама патрабуюць стараннага рэгулявання тэмпературы. Для большасці прымяненняў гэта азначае падтрыманне ўнутранай тэмпературы ніжэй за 130 градусаў Цэльсія для тэмпературы шкловання ламінату FR4. Аптымізацыя размяшчэння кампанентаў дапаможа, але вашы крокі па мінімізацыі цяпла павінны на гэтым спыніцца.
Натуральнае канвекцыйнае астуджэнне можа быць дастатковым для невялікіх друкаваных плат бытавой электронікі, але можа быць недастатковым для больш энергаэфектыўных прылад. Могуць спатрэбіцца механічныя радыятары. Актыўнае астуджэнне, такое як вентылятары або сістэмы вадкаснага астуджэння вакол MOSFET, таксама дапамагае. Аднак некаторыя канструкцыі прылад могуць быць недастаткова вялікімі, каб змясціць традыцыйныя радыятары або актыўнае астуджэнне.
Для меншых, але высокапрадукцыйных друкаваных плат карыснай альтэрнатывай з'яўляецца адвод цяпла праз адтуліны. Высокаправодны метал з серыяй залітых адтулін будзе адводзіць цяпло ад MOSFET або падобных кампанентаў, перш чым яно дасягне больш адчувальных зон.

4. Выкарыстоўвайце правільныя матэрыялы
Выбар матэрыялу будзе вельмі карысным пры аптымізацыі цеплавога кіравання і забеспячэнні таго, каб кампаненты маглі вытрымліваць больш высокія токі. Гэта датычыцца кампанентаў і падкладак друкаваных поплаткаў.
Нягледзячы на ​​тое, што FR4 з'яўляецца найбольш распаўсюджанай падкладкай, яна не заўсёды з'яўляецца найлепшым выбарам для канструкцый друкаваных плат з высокім токам. Друкаваныя платы з металічным стрыжнем могуць быць ідэальнымі, паколькі яны спалучаюць у сабе ізаляцыю і эканамічную эфектыўнасць падкладак, такіх як FR4, з трываласцю і тэмпературным зрушэннем высокаправодных металаў. Акрамя таго, некаторыя вытворцы вырабляюць спецыяльныя цеплаўстойлівыя ламінаты, якія вы маглі б разгледзець.
Зноў жа, варта выкарыстоўваць толькі кампаненты з высокімі значэннямі цеплавога супраціўлення. Часам гэта азначае выбар больш цеплавых матэрыялаў, а ў іншых выпадках — выкарыстанне больш тоўстых кампанентаў з таго ж матэрыялу. Які варыянт лепшы, залежыць ад памеру вашай друкаванай платы, бюджэту і даступных пастаўшчыкоў.

5. Паляпшэнне працэсу кантролю якасці
Надзейнасць друкаваных плат высокага току таксама залежыць ад пошуку памылак у вытворчасці. Калі вытворчы працэс не можа знайсці і выправіць дэфекты, якія нівеліруюць яго перавагі, то чатыры вышэйзгаданыя варыянты канструкцыі не прывядуць да значнага паляпшэння. Таксама важныя больш надзейныя праверкі якасці для ітэрацый прататыпаў.
Выкарыстанне правільных інструментаў для ацэнкі якасці друкаванай платы з'яўляецца адным з найважнейшых меркаванняў у гэтай галіне. Лічбавыя аптычныя кампаратары ў якасці шаблонаў і пакрыццяў пераўзыходзяць традыцыйныя метады, бо з часам яны расцягваюцца і дэфармуюцца, што зніжае іх надзейнасць. Варта таксама разгледзець інструменты, якія лёгка аўтаматызаваць, каб мінімізаваць рызыку чалавечай памылкі.
Незалежна ад канкрэтных метадаў і прыёмаў, якія вы выкарыстоўваеце, адсочванне ўсіх дэфектаў мае вырашальнае значэнне. З часам гэтыя дадзеныя могуць выявіць тэндэнцыі ўзнікнення праблем, забяспечваючы больш надзейныя змены ў канструкцыі друкаваных плат.

6. Дызайн тэхналагічнасці
Падобным, але часта ігнаруемым фактарам пры праектаванні друкаваных плат для высокіх токаў з'яўляецца забеспячэнне прастаты вырабу. Калі вытворчыя памылкі настолькі распаўсюджаныя, што прылада рэдка адпавядае спецыфікацыям на паперы, не мае значэння, наколькі надзейная друкаваная плата ў тэорыі.
Рашэнне складаецца ў тым, каб пазбягаць занадта складаных або мудрагелістых канструкцый, наколькі гэта магчыма. Пры праектаванні друкаваных плат з высокім токам майце на ўвазе свой вытворчы працэс, улічваючы, як гэтыя працоўныя працэсы могуць прывесці да іх стварэння і якія праблемы могуць узнікнуць. Чым прасцей вы можаце стварыць бездакорныя прадукты, тым больш надзейнымі яны будуць.
Гэты этап патрабуе цеснага супрацоўніцтва з зацікаўленымі бакамі вытворчасці. Калі вы не займаецеся вытворчасцю ўласнымі сіламі, прыцягніце сваіх вытворчых партнёраў да этапу праектавання, каб атрымаць іх меркаванне аб патэнцыйных праблемах тэхналагічнасці.

7. Выкарыстоўвайце тэхналогіі ў сваіх інтарэсах
Новыя метады планавання і вытворчасці могуць спрасціць балансаванне гэтых меркаванняў. 3D-друк забяспечвае большую гнуткасць дызайну для падтрымкі больш складаных макетаў друкаваных плат без памылак вытворчасці. Яго дакладнасць таксама дазваляе гарантаваць, што медная праводка будзе размяшчацца па крывой, а не пад прамым вуглом, што паменшыць яе даўжыню і мінімізуе спажыванне энергіі.
Штучны інтэлект — яшчэ адна тэхналогія, вартая даследавання. Інструменты штучнага інтэлекту для друкаваных плат могуць аўтаматычна размяшчаць кампаненты або выяўляць патэнцыйныя праблемы дызайну, каб прадухіліць з'яўленне памылак у рэальным свеце. Падобныя рашэнні могуць мадэляваць розныя тэставыя асяроддзі для ацэнкі прадукцыйнасці друкаваных плат перад стварэннем фізічных прататыпаў.

Канструкцыя друкаванай платы з высокім токам патрабуе асцярожнасці
Распрацаваць надзейную друкаваную плату для высокага току няпроста, але магчыма. Выкананне гэтых сямі крокаў дапаможа вам аптымізаваць працэс праектавання для стварэння больш эфектыўных прылад высокай магутнасці.
Па меры развіцця прамысловага Інтэрнэту рэчаў гэтыя меркаванні будуць станавіцца яшчэ больш важнымі. Іх улік зараз стане ключом да далейшага поспеху ў будучыні.