設(shè)計極限電路可能是一項復(fù)雜而艱巨的任務(wù)?；氐酱髮W(xué)時，我在合作社設(shè)計了直接火花點火電路，該電路將120 VAC的電壓提高到數(shù)千伏。我愚蠢地將這種設(shè)計原型制作在原型板上絕緣當(dāng)我插上電源時……好，那里有一些煙火。大功率PCB可能不容易爆炸，但是設(shè)計它們本身就面臨著獨特的挑戰(zhàn)。這些類型的電路板通常在工業(yè)應(yīng)用中使用，它們驅(qū)動諸如電動機或LED陣列之類的大電流組件。您需要注意的主要事情是所有電流產(chǎn)生的熱量。您要做的第一件事是確保銅的重量正確，并且走線可以傳導(dǎo)電流而不會造成很大的影響。電力流失。接下來，您需要為傳導(dǎo)或輻射消除電源路徑中產(chǎn)生的所有熱量。最后，還有一些保險絲和傳感器的提示和技巧，可以幫助您在一切轉(zhuǎn)瞬即逝的情況下拯救您。

銅設(shè)計

當(dāng)構(gòu)建注定的火花點火電路時，我忽略了原型板上銅的布局，從而導(dǎo)致整個板上的輸入電源電弧放電。注意您的銅線，不要犯同樣的錯誤。

首先，您需要在板上指定銅的厚度。對于大功率電路，您將需要至少2盎司的厚度，與更薄的層相比，它將傳導(dǎo)更多的熱量和電流。通常，您可以信任合同制造商（CM）處理此問題，但是某些過程可能會使某些區(qū)域的銅變薄，并使您的價格跌破2盎司的門檻。請務(wù)必確認您的CM具有能力 達到所需的厚度。

您要仔細注意的第二個元素是您的痕跡。對于高功率路徑，您需要使走線短而粗。較長的走線更具電阻性，并且會產(chǎn)生更高的熱量，這可能導(dǎo)致明顯的功率損耗。您的走線厚度應(yīng)基于IPC-2221。由于該標(biāo)準在技術(shù)上適用于較長的走線，因此一些設(shè)計師喜歡推開信封并使其低于建議的寬度。那里的固有風(fēng)險通常不值得回報，因為非常細的走線實際上會充當(dāng)保險絲，如果傳導(dǎo)的電流過多，則會燒毀。

散熱考慮

現(xiàn)在，我們已經(jīng)回顧了基礎(chǔ)知識，是時候深入探究并討論一般的散熱注意事項了。熱平面和熱（縫）通孔是在PCB中散熱和散熱的好方法。裸露的焊盤組件可以幫助您解決特定元素，并消除散熱 在飛機上可以確保所有電流和熱量均按計劃進行。

銅平面是高功率PCB設(shè)計中散熱的重要部分。專用散熱器是最好的，但是在空間不足的板上，銅板是次之。電路板上可能有電源和接地層，甚至有信號層。這些平面將幫助散熱，但并不總是連接到高功率組件或放置在最大的散熱位置。對于大功率PCB，您可能還希望包括一個“散熱”平面，以有效地散熱。最好在電路板的外層放置一個熱平面，以將熱量散發(fā)到環(huán)境中。導(dǎo)熱平面應(yīng)通過用作熱管的針形過孔連接到較熱的內(nèi)層。較大的針腳過孔會傳導(dǎo)更多的熱量，但在回流過程中也會吸走焊料，導(dǎo)致制造缺陷。當(dāng)將它們放置在護墊內(nèi)時，這尤其值得關(guān)注。在這種情況下，請使用多個較小的通孔代替一個較大的通孔。這樣，它們?nèi)匀豢梢院芎玫貙?dǎo)熱，但制造風(fēng)險較小。

您很可能會 導(dǎo)通孔 內(nèi) 導(dǎo)熱墊用于裸露焊盤（EP）組件。許多大功率元件與開關(guān)晶體管一樣，它們的裸露焊盤也可以直接焊接到銅平面或?qū)釅|上。這樣一來，他們可以更快地冷卻下來，并在更高水平上運行。如果要設(shè)計大功率板，則可能需要尋找能將熱量傳導(dǎo)到散熱方案中而不是成為散熱熱點的EP組件。您的電路板上可能還有其他獨特的組件，需要直接焊接到銅板上。在這些情況下，環(huán)經(jīng)常將熱量很好地傳導(dǎo)到平面上，以至于焊料回流，因此添加了散熱裝置以減少傳導(dǎo)。當(dāng)在操作期間傳導(dǎo)熱量和電流時，這顯然是一個問題。如果您的高功率板是原型或小體積，請考慮卸下散熱片，然后用高功率烙鐵手工焊接這些組件。那樣，您可以確保焊料正確潤濕，并且在操作過程中仍具有良好的熱量和載流能力。如果您承受不起散熱的損失，請確保選擇的方法仍然可以傳導(dǎo)足夠的熱量和電流。

故障安全和監(jiān)控器

我們都知道，即使是經(jīng)驗豐富的工程師制定的最佳計劃有時也會出錯。這就是為什么您應(yīng)該考慮在設(shè)計中包括一些故障保護措施以幫助您緩解最壞情況的原因。最簡單的兩種添加是保險絲和板載溫度傳感器。

正常電路中的短路可能具有毀滅性，但并不總是危險的。如果電源無法提供大量電流，則電路板可能會炸，但可能不會著火或爆炸。大功率PCB通常在相對較高的12 V或24 V電壓下提供數(shù)十安培的電流。在這種情況下，短路可能會產(chǎn)生大量電流，并可能引起起火。避免這種情況的一種好方法是融合電路板的輸入和輸出。這樣，如果確實發(fā)生短路，保險絲將在將太多電流拉入或拉出電路之前燒斷。

將板載溫度傳感器添加到PCB上也是謹慎的做法。這樣，您的軟件就可以監(jiān)控實際溫度關(guān)鍵要素或熱點，然后進行相應(yīng)調(diào)整。對于簡單或低電平電路而言，這可能不是一個不錯的選擇，但對于更復(fù)雜的控制電路，這可能是檢查電路板脈沖的寶貴方法。

正常的PCB故障可能意味著間歇性操作或功能降低。在高壓或大功率板上，火花可能會飛散。這就是為什么必須謹慎設(shè)計電路板的原因。確保您的銅和走線足夠厚，可以有效地傳導(dǎo)大量的熱量和電流。您還需要檢查一下散熱設(shè)計，并仔細檢查銅平面以及它們?nèi)绾瓮ㄟ^通孔連接到熱點。組件也有所不同，尤其是當(dāng)它們具有裸露的焊盤或需要散熱以進行回流焊時。最后但并非最不重要的一點是，最好包括故障安全保險絲以減輕短路，并且您可能希望包括溫度傳感器來監(jiān)視重要的組件或熱點。好的制造商將幫助您將銅保持在公差范圍內(nèi)，甚至可能對經(jīng)濟設(shè)計的散熱設(shè)計提出一些建議。在這里節(jié)拍自動化，我們希望通過以下方式使客戶成功 提供我們的專業(yè)知識 當(dāng)適用。