大功率PCB的设计

大功率PCB的设计,第1张

PCB 设计过程一样令人着迷和具有挑战性的是,采取所有必要的预防措施以确保电路正常运行非常重要,尤其是在处理高功率 PCB 时。随着电子设备的尺寸不断缩小,电源和热管理等设计方面必须得到应有的考虑。本文将介绍设计人员在设计适合支持高功率应用的 PCB 时可以遵循的一些指南。

线宽度和厚度

原则上,轨道越长,其阻力越大,散热量越大。由于目标是最小化功率损耗,为了确保电路的高可靠性和耐用性,建议使传导高电流的走线尽可能短要正确计算轨道的宽度,知道可以通过它的最大电流,设计人员可以依靠 IPC-2221 标准中包含的公式,或使用在线计算器。

至于走线厚度,标准 PCB的内层典型值约为 17.5 µm (1/2 oz/ft 2 ),外层和接地层约为 35 µm (1 oz/ft 2 ) . 大功率 PCB 通常使用较厚的铜来减少相同电流的走线宽度。这减少了 PCB 上走线占用的空间。较厚的铜厚度范围为 35 至 105 µm(1 至 3 oz/ft 2),通常用于大于 10 A 的电流。较厚的铜不可避免地会产生额外的成本,但有助于节省卡上的空间,因为粘度更高,所需的轨道宽度要小得多。

PCB布局

电路板布局应从 PCB 开发的早期阶段开始考虑。适用于任何大功率 PCB 的一个重要规则是确定电源所遵循的路径流经电路的功率的位置和数量是评估 PCB 需要消散的热量的重要因素。影响印刷电路板布局的主要因素包括

  • 流经电路的功率电平;
  • 电路板工作的环境温度;
  • 影响电路板的气流量;
  • 用于制造PCB的材料;
  • 填充电路板的组件的密度。

尽管对于现代机械,这种需求不那么迫切,但在改变方向时,建议避免直角,而是使用 45° 角或曲线,如图 1 所示

大功率PCB的设计,poYBAGLeHNKAGMWLAAAZzCkom-I198.jpg,第2张

图 1:PCB 上一个角的布线

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