कोणत्याही पीसीबीची रचना करणे आव्हानात्मक असते, विशेषतः जेव्हा उपकरणे लहान होत जातात. उच्च-करंट पीसीबी डिझाइन आणखी जटिल आहे कारण त्यात सर्व समान अडथळे आहेत आणि त्यासाठी अतिरिक्त घटकांचा विचार करणे आवश्यक आहे.
२०३० पर्यंत औद्योगिक आयओटीसाठी दुहेरी अंकी वार्षिक विकास दर गाठण्यासाठी उच्च-शक्तीच्या उपकरणांची मागणी वाढण्याची शक्यता तज्ज्ञांचा अंदाज आहे. या ट्रेंडसाठी उच्च-करंट इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये पीसीबी डिझाइन ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी येथे सात पायऱ्या आहेत.

१. पुरेसा केबल आकार सुनिश्चित करा
उच्च प्रवाह असलेल्या PCBS साठी लाईन साईज हा सर्वात महत्वाचा डिझाइन विचारांपैकी एक आहे. अधिक कॉम्पॅक्ट डिझाइनसाठी कॉपर वायरिंगचे आकारमान लहान केले जाते, परंतु हे जास्त प्रवाहांवर काम करत नाही. लहान क्रॉस सेक्शनमुळे उष्णता नष्ट होण्याद्वारे वीज कमी होऊ शकते, म्हणून योग्यरित्या मोठ्या ट्रॅक आकाराची आवश्यकता असते.
तुम्ही वायरचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफळ दोन घटक समायोजित करून बदलू शकता: वायरची रुंदी आणि तांब्याची जाडी. या दोन्हींचा समतोल राखणे ही वीज वापर कमी करण्याची आणि आदर्श पीसीबी आकार राखण्याची गुरुकिल्ली आहे.
तुमच्या डिव्हाइससाठी आवश्यक असलेल्या करंटच्या प्रकाराला कोणत्या रुंदी आणि जाडी समर्थन देतात हे जाणून घेण्यासाठी PCB लाईन रुंदी कॅल्क्युलेटर वापरा. ​​ही साधने वापरताना, तुम्हाला आवश्यक वाटते त्यापेक्षा जास्त करंटला समर्थन देण्यासाठी वायरिंग आकार डिझाइन करण्याची काळजी घ्या.

२. घटकांच्या स्थानाचा पुनर्विचार करा
उच्च-करंट पीसीबी डिझाइनमध्ये घटक लेआउट हा आणखी एक महत्त्वाचा विचार आहे. MOSFETs आणि तत्सम घटक भरपूर उष्णता निर्माण करतात, म्हणून त्यांना इतर गरम किंवा तापमान-संवेदनशील ठिकाणांपासून शक्य तितके वेगळे ठेवणे महत्वाचे आहे. कमी झालेल्या फॉर्म घटकांशी व्यवहार करताना हे नेहमीच सोपे नसते.
अॅम्प्लिफायर्स आणि कन्व्हर्टर हे MOSFETs आणि इतर हीटिंग एलिमेंट्सपासून योग्य अंतरावर ठेवावेत. काठावर उच्च पॉवर झोन राखणे मोहक असू शकते, परंतु यामुळे तापमानाचे एकसमान वितरण होऊ शकत नाही. त्याऐवजी, ऊर्जा टिकवून ठेवण्यासाठी ते सरळ रेषांमध्ये ठेवले जातात, ज्यामुळे उष्णता अधिक समान होते.
सर्वात प्रभावी क्षेत्रांकडे प्रथम जाऊन, आदर्श घटक निश्चित करणे सोपे होते. प्रथम, उच्च-तापमान घटकांसाठी आदर्श स्थान निश्चित करा. एकदा तुम्हाला ते कुठे ठेवायचे हे कळले की, तुम्ही उर्वरित घटकांचा वापर रिक्त जागा भरण्यासाठी करू शकता.

३. उष्णता नष्ट होण्याचे व्यवस्थापन ऑप्टिमाइझ करा
त्याचप्रमाणे, उच्च करंट PCBS ला देखील काळजीपूर्वक थर्मल व्यवस्थापन आवश्यक आहे. बहुतेक अनुप्रयोगांसाठी, याचा अर्थ FR4 लॅमिनेटच्या काचेच्या संक्रमण तापमानासाठी अंतर्गत तापमान 130 अंश सेल्सिअसपेक्षा कमी ठेवणे होय. घटक प्लेसमेंट ऑप्टिमायझेशन मदत करेल, परंतु तुमचे उष्णता कमी करण्याचे चरण तिथेच थांबले पाहिजेत.
लहान ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स PCBS साठी नैसर्गिक संवहन शीतकरण पुरेसे असू शकते, परंतु उच्च शक्तीच्या अनुप्रयोगांसाठी ते पुरेसे असू शकत नाही. यांत्रिक रेडिएटर्स आवश्यक असू शकतात. MOSFETs भोवती पंखे किंवा द्रव शीतकरण प्रणालीसारखे सक्रिय शीतकरण देखील मदत करते. तथापि, काही उपकरण डिझाइन पारंपारिक रेडिएटर्स किंवा सक्रिय शीतकरण सामावून घेण्यासाठी पुरेसे मोठे नसू शकतात.
लहान पण उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या PCBS साठी, छिद्रांमधून उष्णता नष्ट करणे हा एक उपयुक्त पर्याय आहे. छिद्रांच्या मालिकेसह उच्च वाहक धातू अधिक संवेदनशील भागात पोहोचण्यापूर्वी MOSFETs किंवा तत्सम घटकांमधून उष्णता काढून टाकेल.

४. योग्य साहित्य वापरा
थर्मल व्यवस्थापन ऑप्टिमाइझ करताना आणि घटक जास्त प्रवाहांना तोंड देऊ शकतात याची खात्री करताना मटेरियल निवड खूप फायदेशीर ठरेल. हे पीसीबी घटक आणि सब्सट्रेट्सना लागू होते.
जरी FR4 हा सर्वात सामान्य सब्सट्रेट असला तरी, उच्च-करंट PCB डिझाइनसाठी तो नेहमीच सर्वोत्तम पर्याय नसतो. मेटल-कोर PCBS आदर्श असू शकतात कारण ते FR4 सारख्या सब्सट्रेट्सचे इन्सुलेशन आणि किफायतशीरता आणि उच्च वाहक धातूंच्या ताकद आणि तापमान विस्थापनाचे संतुलन साधतात. पर्यायीरित्या, काही उत्पादक विशेष उष्णता-प्रतिरोधक लॅमिनेट बनवतात ज्यांचा तुम्ही विचार करू शकता.
पुन्हा, तुम्ही फक्त उच्च थर्मल रेझिस्टन्स मूल्यांसह घटकांचा वापर करावा. कधीकधी, याचा अर्थ जास्त उष्णता-प्रतिरोधक साहित्य निवडणे, तर इतर प्रकरणांमध्ये त्याच साहित्याचे जाड घटक वापरणे असा होतो. कोणता पर्याय सर्वोत्तम आहे हे तुमच्या PCB आकार, बजेट आणि उपलब्ध पुरवठादारांवर अवलंबून असते.

५. गुणवत्ता नियंत्रण प्रक्रिया सुधारा
उच्च-करंट पीसीबीएसची विश्वासार्हता ही उत्पादनातील त्रुटी शोधण्याचा विषय आहे. जर उत्पादन प्रक्रिया त्याच्या फायद्यांना कमी करणारे दोष शोधू शकत नसेल आणि त्यांचे निराकरण करू शकत नसेल, तर वरील चार डिझाइन पर्यायांमध्ये फारशी सुधारणा होणार नाही. प्रोटोटाइप पुनरावृत्तीसाठी अधिक विश्वासार्ह गुणवत्ता तपासणी देखील महत्त्वाची आहे.
पीसीबीच्या गुणवत्तेचे मूल्यांकन करण्यासाठी योग्य साधनांचा वापर करणे ही या क्षेत्रातील सर्वात महत्वाची बाब आहे. टेम्पलेट्स आणि कव्हरिंग्ज म्हणून डिजिटल ऑप्टिकल कंपॅरेटर पारंपारिक पद्धतींपेक्षा चांगले काम करतात कारण ते कालांतराने ताणले जातात आणि विकृत होतात, ज्यामुळे त्यांची विश्वासार्हता कमी होते. मानवी चुकांचा धोका कमी करण्यासाठी स्वयंचलित करणे सोपे असलेल्या साधनांचा देखील तुम्ही विचार केला पाहिजे.
तुम्ही वापरत असलेल्या विशिष्ट पद्धती आणि तंत्रांची पर्वा न करता, सर्व दोषांचा मागोवा घेणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे. कालांतराने, हा डेटा समस्यांच्या उदयातील ट्रेंड प्रकट करू शकतो, ज्यामुळे अधिक विश्वासार्ह पीसीबी डिझाइन बदल मिळू शकतात.

६.उत्पादनक्षमता डिझाइन
उच्च-करंट पीसीबी डिझाइनमध्ये एक समान परंतु अनेकदा दुर्लक्षित केलेला घटक म्हणजे उत्पादन सुलभता सुनिश्चित करणे. जर उत्पादन त्रुटी इतक्या सामान्य असतील की डिव्हाइस कागदावरच्या वैशिष्ट्यांची पूर्तता क्वचितच करते, तर पीसीबी सिद्धांतानुसार किती विश्वासार्ह आहे हे महत्त्वाचे नाही.
यावर उपाय म्हणजे शक्य तितके जास्त गुंतागुंतीचे किंवा गुंतागुंतीचे डिझाइन टाळणे. उच्च-करंट पीसीबीएस डिझाइन करताना, तुमची उत्पादन प्रक्रिया लक्षात ठेवा, हे वर्कफ्लो ते कसे तयार करू शकतात आणि कोणत्या समस्या उद्भवू शकतात याचा विचार करा. तुम्ही त्रुटीमुक्त उत्पादने जितकी सोपी बनवू शकाल तितके ते अधिक विश्वासार्ह असतील.
या पायरीसाठी उत्पादन भागधारकांशी जवळचे सहकार्य आवश्यक आहे. जर तुम्ही घरातील उत्पादन हाताळत नसाल, तर संभाव्य उत्पादनक्षमतेच्या समस्यांवर त्यांचे मत जाणून घेण्यासाठी डिझाइन टप्प्यात तुमच्या उत्पादन भागीदारांना सहभागी करून घ्या.

७. तंत्रज्ञानाचा तुमच्या फायद्यासाठी वापर करा
नवीन नियोजन आणि उत्पादन तंत्रे या बाबींमध्ये संतुलन साधणे सोपे करू शकतात. 3D प्रिंटिंग उत्पादन त्रुटींशिवाय अधिक जटिल PCB लेआउटना समर्थन देण्यासाठी अधिक डिझाइन लवचिकता प्रदान करते. त्याची अचूकता तुम्हाला तांब्याच्या वायरिंगची लांबी कमी करण्यासाठी आणि वीज वापर कमी करण्यासाठी काटकोनापेक्षा वक्र अनुसरण करते याची खात्री करण्यास देखील अनुमती देते.
कृत्रिम बुद्धिमत्ता ही आणखी एक तंत्रज्ञान आहे जी तपासण्यासारखी आहे. वास्तविक जगात त्रुटी दिसण्यापासून रोखण्यासाठी एआय पीसीबी टूल्स स्वयंचलितपणे घटक ठेवू शकतात किंवा संभाव्य डिझाइन समस्या हायलाइट करू शकतात. भौतिक प्रोटोटाइप तयार करण्यापूर्वी पीसीबीएसच्या कामगिरीचे मूल्यांकन करण्यासाठी समान उपाय वेगवेगळ्या चाचणी वातावरणाचे अनुकरण करू शकतात.

उच्च करंट असलेल्या पीसीबी डिझाइनमध्ये सावधगिरी बाळगणे आवश्यक आहे
विश्वासार्ह उच्च-करंट पीसीबी डिझाइन करणे सोपे नाही, परंतु ते अशक्य नाही. या सात चरणांचे अनुसरण केल्याने तुम्हाला अधिक कार्यक्षम उच्च-शक्ती उपकरणे तयार करण्यासाठी तुमची डिझाइन प्रक्रिया ऑप्टिमाइझ करण्यात मदत होईल.
इंडस्ट्रियल इंटरनेट ऑफ थिंग्ज जसजसे वाढत जातील तसतसे हे विचार अधिक महत्त्वाचे होतील. त्यांना आत्ताच स्वीकारणे ही भविष्यात सतत यश मिळवण्याची गुरुकिल्ली असेल.