Rancangan Elektronik - Prinsip desain papan litar kuasa PCB

Artikel ini memperkenalkan faktor yang mempengaruhi rancangan PCB sirkuit kuasa, dan menerangkan prinsip rancangannya. Keperluan desain sirkuit kuasa lebih ketat daripada sirkuit biasa. Jika papan sirkuit tidak direka dengan betul, apabila jumlah kuasa besar dihantar pada papan sirkuit, ia mudah menyebabkan kemalangan, menyebabkan konsekuensi yang sangat serius, dan bahkan menyakiti pekerja. Jika sirkuit mempunyai kuasa rendah, masa naik isyarat kecil dan aras isyarat besar, keperluan untuk sistem distribusi kuasa tidak terlalu ketat; bagaimanapun, jika faktor ini berubah, permintaan tenaga akan meningkat, yang memerlukan perhatian yang berhati-hati untuk mencari cara yang efektif untuk menyelesaikan masalah distribusi tenaga papan sirkuit dan penyebaran panas komponen. Perlu memperhatikan aspek berikut ketika merancang papan sirkuit kuasa PCB.

1. Pemisahan sirkuit kuasa tinggi dan sirkuit kuasa rendah

Jika arus dalam sirkuit kurang dari 3A, ia adalah sirkuit kuasa rendah, dan jika arus dalam sirkuit lebih dari 3A, ia adalah sirkuit kuasa tinggi. Biasanya, gunakan sirkuit kawalan tahap tenaga rendah yang boleh dilakukan untuk kawal komponen elektronik tenaga tinggi aktif. Contohnya, apabila sirkuit TTL berfungsi pada 5V, jika semasa kurang dari 1A, tiristor boleh dikawal untuk menyalakan dan menghasilkan semasa 50A. . Biasanya, sirkuit peraturan kuasa dan sirkuit mengawal boleh dirancang pada papan sirkuit yang sama.

Figure 1 menunjukkan sirkuit kawalan penerbangan tiristor sederhana. Ia boleh dilihat bahawa pengubah denyut mengisolasi dipasang dalam sirkuit kuasa tinggi papan sirkuit bukannya sirkuit kawalan, kerana kola sekunder digunakan untuk memandu sirkuit kawalan penerbangan tiristor kuasa tinggi. Jika sirkuit kuasa rendah dan sirkuit kuasa tinggi direka pada papan sirkuit yang sama, sambungan kondensatif dan induktif akan berlaku antara sirkuit kuasa dan sirkuit kawalan, menyebabkan peranti gagal berfungsi. Oleh itu, sirkuit kuasa rendah dan sirkuit kuasa tinggi patut dirancang pada papan sirkuit yang berbeza.

2. Keempatan bahan substrat PCB

Peranti sirkuit kuasa biasanya memerlukan sink panas yang sesuai untuk menghapuskan sejumlah panas tertentu. Jika sink panas ditetapkan secara langsung pada papan sirkuit, seluruh papan sirkuit akan naik ke suhu yang sama. Oleh itu, pilihan substrat mesti mampu menahan operasi terus menerus peranti, dan laminat kaca epoksi biasanya digunakan. Ketebalan piring tekanan yang paling biasa digunakan adalah 1. 6 mm. Bila komponen yang lebih berat perlu dipasang, seperti pengubah denyut denyut, radiator, chokes, dll., tebal piring tekanan dipilih untuk menjadi 2. 4 mm atau 3. 2 mm. Sekarang radiator boleh dicetak dalam bentuk aplikasi paste.

3. Ketebasan foli tembaga

Lebih baik untuk menggunakan laminat lapisan tembaga dengan tebal foli 36um untuk sirkuit kuasa rendah, sementara lapisan lapisan tembaga dengan tebal foli 70um biasanya digunakan untuk sirkuit kuasa tinggi. Untuk beberapa litar istimewa, anda juga boleh memilih laminat lapisan tembaga dengan tebal foli tembaga 105.

Keempat, lebar wayar

Apabila merancang papan PCB sirkuit kuasa, foil tembaga yang tersedia pada permukaan papan sirkuit patut digunakan sepenuhnya sebagai wayar semasa besar. Kaedah produksi adalah untuk menentukan jarak antara wayar, dan kemudian mengedarkan foil tembaga yang tersisa sebagai wayar. Kawalan yang menghantar arus besar patut dipilih dengan lebar baris yang lebih besar. Oleh itu, perlu menganalisis semasa dalam sirkuit untuk menentukan kegagalan semasa yang paling mungkin dan yang paling susah untuk masalah wayar dalam papan sirkuit, dan menentukan wayar boleh menahan semasa Had. Jika ini bukan kes, perlu meningkatkan lebar wayar sebanyak mungkin.

5. Jatuhan tegangan disebabkan oleh arus tinggi

Dalam sirkuit kuasa, arus besar dalam wayar papan sirkuit boleh menyebabkan tekanan turun yang besar. Oleh itu, titik tekanan beban besar ini perlu dihindari sebanyak mungkin. Jika arus muatan ini mesti melewati papan sirkuit dan tidak dapat dilewati, perlu memastikan titik tegangan besar ini tidak akan mempengaruhi fungsi normal sirkuit apabila merancang wayar.

Keenam, masalah penyebaran panas

Terdapat dua sumber utama generasi panas pada papan sirkuit: papan sirkuit sendiri dan komponen yang diletakkan di atasnya. Setiap sistem (dan komponen) mempunyai suhu operasi maksimum, sehingga mesti pastikan suhu tidak melebihi sempadan. Penggunaan radiator, pendinginan gas paksa, bentangan komponen, dan pemasangan mengufuk atau menegak papan sirkuit akan mempengaruhi suhu papan sirkuit dan komponen. Alat EDA semasa boleh melakukan analisis panas dengan cepat dan tepat berdasarkan hubungan antara generasi semasa dan panas. Setiap program simulasi sirkuit yang sepadan (seperti SPICE) boleh simulasi generasi panas statik dan dinamik.

Tujuh, kesimpulan

Artikel ini hanya perkenalan kepada prinsip desain PCB sirkuit kuasa. Sudah tentu, selepas semua, pengetahuan adalah terbatas, dan ia tidak dapat dihindari bahawa terdapat beberapa biases. Sila betulkan saya untuk ketidaktepatan.