કોઈપણ PCB ડિઝાઇન કરવું પડકારજનક છે, ખાસ કરીને કારણ કે ઉપકરણો નાના અને નાના થતા જાય છે. ઉચ્ચ-વર્તમાન PCB ડિઝાઇન વધુ જટિલ છે કારણ કે તેમાં બધા સમાન અવરોધો છે અને તેને ધ્યાનમાં લેવા માટે અનન્ય પરિબળોનો વધારાનો સમૂહ જરૂરી છે.
નિષ્ણાતો આગાહી કરે છે કે 2030 સુધીમાં ઔદ્યોગિક આઇઓટી માટે બે-અંકી વાર્ષિક વૃદ્ધિ દર હાંસલ કરવા માટે ઉચ્ચ-શક્તિવાળા ઉપકરણોની માંગ વધવાની શક્યતા છે. આ વલણ માટે ઉચ્ચ-વર્તમાન ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં PCB ડિઝાઇનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે અહીં સાત પગલાં છે.

૧. પૂરતા કેબલ કદની ખાતરી કરો
ઉચ્ચ પ્રવાહ PCBS માટે લાઇનનું કદ એ સૌથી મહત્વપૂર્ણ ડિઝાઇન વિચારણાઓમાંનું એક છે. વધુ કોમ્પેક્ટ ડિઝાઇન માટે કોપર વાયરિંગને લઘુચિત્ર બનાવવામાં આવે છે, પરંતુ આ ઉચ્ચ પ્રવાહો પર કામ કરતું નથી. એક નાનો ક્રોસ સેક્શન ગરમીના વિસર્જન દ્વારા પાવર નુકશાન તરફ દોરી શકે છે, તેથી યોગ્ય રીતે મોટા ટ્રેક કદની જરૂર છે.
તમે બે પરિબળોને સમાયોજિત કરીને વાયરના ક્રોસ-સેક્શનલ એરિયાને બદલી શકો છો: વાયરની પહોળાઈ અને કોપરની જાડાઈ. આ બેને સંતુલિત કરવું એ પાવર વપરાશ ઘટાડવા અને આદર્શ PCB કદ જાળવવાની ચાવી છે.
તમારા ઉપકરણ માટે જરૂરી પ્રવાહના પ્રકારને કઈ પહોળાઈ અને જાડાઈ સપોર્ટ કરે છે તે જાણવા માટે PCB લાઈન પહોળાઈ કેલ્ક્યુલેટરનો ઉપયોગ કરો. આ સાધનોનો ઉપયોગ કરતી વખતે, વાયરિંગનું કદ તમને જરૂર લાગે તેના કરતા વધારે પ્રવાહને સપોર્ટ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવાનું ધ્યાન રાખો.

2. ઘટક પ્લેસમેન્ટ પર પુનર્વિચાર કરો
ઉચ્ચ-વર્તમાન PCB ડિઝાઇનમાં ઘટક લેઆઉટ એ બીજો મુખ્ય વિચાર છે. MOSFET અને તેના જેવા ઘટકો ઘણી ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, તેથી તેમને શક્ય તેટલા અન્ય ગરમ અથવા તાપમાન-સંવેદનશીલ સ્થળોથી અલગ રાખવા મહત્વપૂર્ણ છે. ઘટાડેલા ફોર્મ પરિબળો સાથે કામ કરતી વખતે આ હંમેશા સરળ હોતું નથી.
એમ્પ્લીફાયર અને કન્વર્ટરને MOSFET અને અન્ય હીટિંગ તત્વોથી યોગ્ય અંતરે રાખવા જોઈએ. જ્યારે ધાર પર ઉચ્ચ પાવર ઝોન જાળવવાનું આકર્ષણ હોઈ શકે છે, તે એકસમાન તાપમાન વિતરણ માટે પરવાનગી આપતું નથી. તેના બદલે, તેમને ઊર્જા જાળવી રાખવા માટે બોર્ડ પર સીધી રેખાઓમાં મૂકવામાં આવે છે, જે ગરમીને વધુ સમાન બનાવે છે.
સૌથી વધુ પ્રભાવશાળી વિસ્તારોનો સંપર્ક કરીને, આદર્શ ઘટકો નક્કી કરવાનું સરળ બને છે. પ્રથમ, ઉચ્ચ-તાપમાન ઘટકો માટે આદર્શ સ્થાન નક્કી કરો. એકવાર તમે તેમને ક્યાં મૂકવા તે જાણી લો, પછી તમે બાકીના ભાગોનો ઉપયોગ ખાલી જગ્યાઓ ભરવા માટે કરી શકો છો.

૩. ગરમીના વિસર્જન વ્યવસ્થાપનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરો
તેવી જ રીતે, ઉચ્ચ પ્રવાહ PCBS ને પણ કાળજીપૂર્વક થર્મલ મેનેજમેન્ટની જરૂર પડે છે. મોટાભાગના ઉપયોગો માટે, આનો અર્થ એ છે કે FR4 લેમિનેટના ગ્લાસ ટ્રાન્ઝિશન તાપમાન માટે આંતરિક તાપમાન 130 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી નીચે રાખવું. ઘટક પ્લેસમેન્ટને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાથી મદદ મળશે, પરંતુ તમારા ગરમી ઘટાડવાના પગલાં ત્યાં જ બંધ થવા જોઈએ.
નાના કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ PCBS માટે કુદરતી સંવહન ઠંડક પૂરતી હોઈ શકે છે, પરંતુ વધુ પાવર એપ્લિકેશનો માટે પૂરતી ન પણ હોય. યાંત્રિક રેડિએટર્સ જરૂરી હોઈ શકે છે. MOSFETs ની આસપાસ પંખા અથવા પ્રવાહી ઠંડક પ્રણાલી જેવા સક્રિય ઠંડક પણ મદદ કરે છે. જો કે, કેટલાક ઉપકરણ ડિઝાઇન પરંપરાગત રેડિએટર્સ અથવા સક્રિય ઠંડકને સમાવવા માટે પૂરતી મોટી ન પણ હોય.
નાના પરંતુ ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ધરાવતા PCBS માટે, છિદ્રો દ્વારા ગરમીનું વિસર્જન એક ઉપયોગી વિકલ્પ છે. છિદ્રોની શ્રેણી સાથે ખૂબ જ વાહક ધાતુ, MOSFETs અથવા સમાન ઘટકોમાંથી ગરમી વધુ સંવેદનશીલ વિસ્તારોમાં પહોંચે તે પહેલાં તેને દૂર કરશે.

૪. યોગ્ય સામગ્રીનો ઉપયોગ કરો
થર્મલ મેનેજમેન્ટને ઑપ્ટિમાઇઝ કરતી વખતે અને ઘટકો ઉચ્ચ પ્રવાહોનો સામનો કરી શકે તે સુનિશ્ચિત કરતી વખતે સામગ્રીની પસંદગી ખૂબ ફાયદાકારક રહેશે. આ PCB ઘટકો અને સબસ્ટ્રેટને લાગુ પડે છે.
જોકે FR4 સૌથી સામાન્ય સબસ્ટ્રેટ છે, તે હંમેશા ઉચ્ચ-વર્તમાન PCB ડિઝાઇન માટે શ્રેષ્ઠ વિકલ્પ નથી. મેટલ-કોર PCBS આદર્શ હોઈ શકે છે કારણ કે તે FR4 જેવા સબસ્ટ્રેટના ઇન્સ્યુલેશન અને ખર્ચ-અસરકારકતાને ઉચ્ચ વાહક ધાતુઓની તાકાત અને તાપમાન વિસ્થાપન સાથે સંતુલિત કરે છે. વૈકલ્પિક રીતે, કેટલાક ઉત્પાદકો ખાસ ગરમી-પ્રતિરોધક લેમિનેટ બનાવે છે જેનો તમે વિચાર કરી શકો છો.
ફરીથી, તમારે ફક્ત ઉચ્ચ થર્મલ પ્રતિકાર મૂલ્યોવાળા ઘટકોનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ. કેટલીકવાર, આનો અર્થ એ થાય છે કે વધુ ગરમી-પ્રતિરોધક સામગ્રી પસંદ કરવી, જ્યારે અન્ય કિસ્સાઓમાં તેનો અર્થ એ થાય છે કે સમાન સામગ્રીના જાડા ઘટકોનો ઉપયોગ કરવો. કયો વિકલ્પ શ્રેષ્ઠ છે તે તમારા PCB કદ, બજેટ અને ઉપલબ્ધ સપ્લાયર્સ પર આધાર રાખે છે.

૫. ગુણવત્તા નિયંત્રણ પ્રક્રિયામાં સુધારો
ઉચ્ચ-વર્તમાન PCBS ની વિશ્વસનીયતા પણ ઉત્પાદનમાં ભૂલો શોધવાનો વિષય છે. જો ઉત્પાદન પ્રક્રિયા તેના ફાયદાઓને સરભર કરતી ખામીઓ શોધી અને સંબોધિત કરી શકતી નથી, તો ઉપરોક્ત ચાર ડિઝાઇન પસંદગીઓ વધુ સુધારો લાવશે નહીં. પ્રોટોટાઇપ પુનરાવર્તનો માટે વધુ વિશ્વસનીય ગુણવત્તા તપાસ પણ મહત્વપૂર્ણ છે.
PCB ની ગુણવત્તાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે યોગ્ય સાધનોનો ઉપયોગ કરવો એ આ ક્ષેત્રમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ વિચારણાઓમાંની એક છે. ટેમ્પ્લેટ અને કવરિંગ તરીકે ડિજિટલ ઓપ્ટિકલ તુલનાકારો પરંપરાગત પદ્ધતિઓ કરતાં વધુ સારી કામગીરી બજાવે છે કારણ કે તેઓ સમય જતાં ખેંચાય છે અને વિકૃત થાય છે, જે તેમની વિશ્વસનીયતાને અવરોધે છે. તમારે એવા સાધનોનો પણ વિચાર કરવો જોઈએ જે માનવ ભૂલના જોખમને ઘટાડવા માટે સ્વચાલિત કરવા માટે સરળ હોય.
તમે ગમે તે ચોક્કસ પદ્ધતિઓ અને તકનીકોનો ઉપયોગ કરો છો, બધી ખામીઓને ટ્રેક કરવી મહત્વપૂર્ણ છે. સમય જતાં, આ ડેટા સમસ્યાઓના ઉદભવના વલણોને જાહેર કરી શકે છે, જે વધુ વિશ્વસનીય PCB ડિઝાઇન ફેરફારો પ્રદાન કરે છે.

૬.ઉત્પાદનક્ષમતા ડિઝાઇન
ઉચ્ચ-વર્તમાન PCB ડિઝાઇનમાં એક સમાન પરંતુ ઘણીવાર અવગણવામાં આવતું પરિબળ ઉત્પાદનની સરળતા સુનિશ્ચિત કરવાનું છે. જો ઉત્પાદન ભૂલો એટલી સામાન્ય હોય કે ઉપકરણ ભાગ્યે જ કાગળ પરના સ્પષ્ટીકરણોને પૂર્ણ કરે છે, તો સિદ્ધાંતમાં PCB કેટલું વિશ્વસનીય છે તેનાથી કોઈ ફરક પડતો નથી.
ઉકેલ એ છે કે શક્ય હોય ત્યાં સુધી વધુ પડતી જટિલ અથવા જટિલ ડિઝાઇન ટાળવી. ઉચ્ચ-વર્તમાન PCBS ડિઝાઇન કરતી વખતે, તમારી ઉત્પાદન પ્રક્રિયાને ધ્યાનમાં રાખો, આ વર્કફ્લો તેમને કેવી રીતે ઉત્પન્ન કરી શકે છે અને કઈ સમસ્યાઓ ઊભી થઈ શકે છે તે ધ્યાનમાં લો. તમે ભૂલ-મુક્ત ઉત્પાદનો જેટલા સરળતાથી બનાવી શકો છો, તેટલા વધુ વિશ્વસનીય હશે.
આ પગલા માટે ઉત્પાદન હિસ્સેદારો સાથે ગાઢ સહયોગની જરૂર છે. જો તમે ઘરઆંગણે ઉત્પાદનનું સંચાલન ન કરતા હો, તો સંભવિત ઉત્પાદનક્ષમતા મુદ્દાઓ પર તેમના ઇનપુટ મેળવવા માટે ડિઝાઇન તબક્કામાં તમારા ઉત્પાદન ભાગીદારોને સામેલ કરો.

૭. ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ તમારા ફાયદા માટે કરો
નવી આયોજન અને ઉત્પાદન તકનીકો આ બાબતોને સંતુલિત કરવાનું સરળ બનાવી શકે છે. 3D પ્રિન્ટિંગ ઉત્પાદન ભૂલો વિના વધુ જટિલ PCB લેઆઉટને ટેકો આપવા માટે વધુ ડિઝાઇન સુગમતા રજૂ કરે છે. તેની ચોકસાઇ તમને ખાતરી કરવાની પણ મંજૂરી આપે છે કે કોપર વાયરિંગ તેની લંબાઈ ઘટાડવા અને પાવર વપરાશ ઘટાડવા માટે કાટખૂણાને બદલે વળાંકને અનુસરે છે.
કૃત્રિમ બુદ્ધિ એ બીજી એક ટેકનોલોજી છે જે તપાસવા લાયક છે. AI PCB ટૂલ્સ વાસ્તવિક દુનિયામાં ભૂલો દેખાતી અટકાવવા માટે આપમેળે ઘટકો મૂકી શકે છે અથવા સંભવિત ડિઝાઇન સમસ્યાઓને પ્રકાશિત કરી શકે છે. ભૌતિક પ્રોટોટાઇપ્સ બનાવતા પહેલા PCBS ના પ્રદર્શનનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે સમાન ઉકેલો વિવિધ પરીક્ષણ વાતાવરણનું અનુકરણ કરી શકે છે.

ઉચ્ચ વર્તમાન PCB ડિઝાઇનમાં સાવધાની જરૂરી છે
વિશ્વસનીય ઉચ્ચ-વર્તમાન PCB ડિઝાઇન કરવું સરળ નથી, પરંતુ તે અશક્ય પણ નથી. આ સાત પગલાંઓનું પાલન કરવાથી તમને વધુ કાર્યક્ષમ ઉચ્ચ-શક્તિ ઉપકરણો બનાવવા માટે તમારી ડિઝાઇન પ્રક્રિયાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં મદદ મળશે.
જેમ જેમ ઔદ્યોગિક ઇન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સનો વિકાસ થશે, તેમ તેમ આ વિચારણાઓ વધુ મહત્વપૂર્ણ બનશે. તેમને હમણાં જ સ્વીકારવાથી ભવિષ્યમાં સતત સફળતા મળશે.