Tecnologia PCBA - 5 linee guida di base per la progettazione di PCB automobilistici

Negli ultimi decenni, il nostro percorso è cambiato. Questo cambiamento è che i veicoli diventano sempre più intelligenti. I vantaggi di ciò sono molteplici, tra cui il significativo lavoro di trasferimento delle responsabilità operative e di sicurezza dal conducente al sistema automobilistico. Ad esempio, molti veicoli ora dispongono di sistemi di frenatura automatica, come la frenata automatica di emergenza (AEB), per cercare di rallentare il veicolo per evitare un'emergenza.

Ancora più rivoluzionari sono le auto elettriche e le auto a guida autonoma sulla strada. Sebbene EV e AV siano basati su diversi progressi tecnologici, entrambi sono possibili ed entrambi si basano su circuiti stampati che forniscono monitoraggio, controllo e azionamento per i sistemi meccanici che implementano funzioni automobilistiche.

Per soddisfare i requisiti di funzionamento intelligente dei sistemi automobilistici avanzati, devono essere seguite specifiche linee guida di base per la progettazione di PCB automobilistici, che abbiamo introdotto in questo articolo. Queste linee guida possono essere meglio comprese esplorando prima le sfide della progettazione di circuiti stampati per questi veicoli.

Sfide avanzate nella progettazione di sistemi automobilistici

La considerazione principale nella progettazione di sistemi automobilistici e di altri prodotti elettronici chiave del sistema industriale, come i sistemi aerospaziali e medici è la sicurezza. Pertanto, la progettazione, la produzione e i test PCBA devono essere conformi agli standard e alle normative del settore automobilistico. Oltre a fornire una sicurezza generale per i conducenti, questi documenti aiutano anche a risolvere le sfide legate alla progettazione di PCBA per veicoli elettrici e veicoli elettrici, come descritto di seguito.

Il numero di consumatori che scelgono di abbandonare i veicoli a motore a combustione interna e acquistare veicoli elettrici (compresi i veicoli elettrici a batteria (BEV), i veicoli elettrici ibridi (HEV) e i veicoli elettrici ibridi plug-in (PHEV)) è in costante aumento e questi veicoli sono più rispettosi dell'ambiente. Di solito crescono con un rating MPG più alto. Le ragioni di questa tendenza sono molteplici. Tuttavia, i fattori più importanti possono essere prestazioni comparabili, autonomia di gamma e prezzo, e minori costi ripetitivi. Tuttavia, progettare circuiti stampati per questi veicoli non è senza sfide.

1. Alta tensione e alta corrente

Poiché uno o entrambi di alta tensione e alta corrente sono utilizzati per la ricarica e lo stoccaggio contemporaneamente, il funzionamento del sistema EV deve includere un circuito in grado di elaborare, convertire e distribuire i parametri elettrici a più livelli. Come l'ambiente industriale, le schede ad alta tensione automobilistiche sono suscettibili a problemi causati dal tracciamento superficiale e dall'arco. Per i seguenti motivi, anche l'arco su piastre ad alta corrente può essere un problema. Le distanze di strisciamento e gap non soddisfano i requisiti standard.

2. Resistenza termica

Una o entrambe le schede ad alta tensione e quella corrente utilizzano tipicamente componenti ad alta potenza che generano volumi di calore superiori alla media. Pertanto, una buona gestione della resistenza termica è essenziale per la progettazione della vostra auto.

Quando si progetta un AV, le questioni di alta tensione, alta corrente e termica sono tutte considerazioni importanti. Tuttavia, le sfide discusse di seguito hanno attirato maggiore attenzione.

La sicurezza è una questione importante per i veicoli autonomi, in particolare per i veicoli di livello 3 o superiore. A questi livelli, le auto a guida autonoma possono controllare la maggior parte delle operazioni del veicolo, compresa la guida autonoma. Pertanto, un funzionamento affidabile è in cima alla lista delle sfide che devono affrontare i progetti AV PCBA. Ad esempio, il sistema di prevenzione degli oggetti AV può causare incidenti. Un altro problema importante che è lo stesso del design del circuito stampato di tutti i sistemi automobilistici è l'integrità strutturale del circuito stampato per resistere a urti e vibrazioni.

È necessario progettare e seguire una serie di linee guida per mitigare o eliminare l'impatto negativo delle sfide EV e AV, che saranno discusse nella prossima sezione.

Come accennato in precedenza, ci sono sfide evidenti quando si progettano schede per AV ed EV. Fortunatamente, c'è una serie di linee guida per la progettazione di PCB automobilistici che, se seguite, faranno molta strada per garantire che lo sviluppo di circuiti stampati produca PCBA affidabili e di alta qualità.

1. Comprendere e seguire gli standard di progettazione automobilistica

Il primo requisito per la progettazione di un circuito stampato che soddisfi i requisiti dei sistemi automobilistici avanzati è quello di comprendere e seguire gli standard applicabili, come lo standard automobilistico IPC-6012DA.

2. Eseguire l'analisi termica e ottimizzare la dissipazione e la distribuzione del calore

È imperativo richiedere una buona tecnologia di progettazione di dissipazione del calore PCB comprese considerazioni di produzione. Tuttavia, la maggiore preoccupazione è la tecnologia di dissipazione del calore, perché uno o entrambi i componenti ad alta tensione e ad alta corrente possono generare punti caldi sulla scheda.

3. Osservare buone regole di base

Un'altra considerazione importante nella progettazione di schede di sistema automobilistiche è la messa a terra. Poiché il veicolo non tocca il suolo, il suo sistema elettronico deve essere progettato per utilizzare la tecnologia di messa a terra del telaio.

4. Assicurarsi che il vostro partner CM abbia un processo di produzione agile

I sistemi automobilistici sono composti da molti elementi, molti dei quali sono sia circuiti stampati che componenti elettronici. Progettare l'elaborazione PCBA per questi sistemi complessi può essere un processo dinamico che deve essere regolato in base ai cambiamenti di prestazioni, funzionamento o altri obiettivi. Il modo migliore per garantire che il processo di sviluppo possa rispondere rapidamente in questo ambiente è lavorare con un CM integrato.

5. Lavorare con il vostro CM durante il processo di progettazione

Utilizzare il CM giusto per il lavoro è fondamentale per ottimizzare lo sviluppo PCBA automobilistico. Inoltre, questa relazione dovrebbe iniziare dalla progettazione ed esistere durante tutto il processo di sviluppo in modo che il vostro intento progettuale sia accuratamente fuso e riflesso nel prodotto finale in ogni fase.