Hochstrom-PCB:Das perfekte Board für Hochstromanwendungen

Seien wir ehrlich! Es ist frustrierend zu sehen, wie Ihre Schaltung explodiert oder ausfällt, insbesondere weil sie die aktuellen Anforderungen bestimmter Anwendungen nicht bewältigen kann. Die Frage ist also; Was können Sie tun, um solche unregelmäßigen Schaltungsprobleme aufgrund unterschiedlicher Stromstärken zu vermeiden? Die Antwort ist einfach; Holen Sie sich eine Hochstromplatine. Das Erstellen eines solchen ist jedoch nicht so einfach wie das Herstellen von Standard-Leiterplatten.

Glücklicherweise erfahren Sie in diesem Artikel, wie Sie eine Hochstrom-Leiterplatte herstellen und mehr.

Sind Sie bereit? Fangen wir an!

Was ist eine Hochstrom-Leiterplatte?

Elektronische Schaltungen

Für jede Aufgabe und Anwendung gibt es ein Werkzeug – das gilt auch für Hochstrom-Leiterplatten. Diese Leiterplatten sind die erste Wahl für Hochstromanwendungen.

Obwohl es keine spezifische Definition für Hochstrom-Leiterplatten gibt, könnten wir sagen, dass es sich um Schaltkreise handelt, die mit Komponenten arbeiten, die Hochstrom erzeugen.

Diese Hochstromplatinen verfügen über spezielle Merkmale, die sie langlebig und widerstandsfähig genug machen, um Ströme zu bewältigen, die über die normalen Ampere hinausgehen.

Diese Schaltungen können jedoch Konstruktionsprobleme darstellen, insbesondere für Anfänger. Tatsächlich gibt es bei der Gestaltung einige Dinge zu beachten. Wenn Sie diese Faktoren nicht berücksichtigen, werden Sie mit Konstruktionsfehlern und fehlerhaften Schaltungsoperationen enden.

Klingt hart? Mach dir keine Sorgen! Wir werden die Grundlagen im nächsten Abschnitt dieses Artikels durchgehen.

Designrichtlinien für Hochleistungs-Leiterplatten

Wie wir bereits erwähnt haben, gibt es beim Design von Hochstrom-PCBs mehrere Dinge zu beachten. Diese Faktoren sind die Grundlagen, die Sie kennen müssen, bevor Sie mit Ihren Entwürfen beginnen.

Sehen wir uns nun diese Designrichtlinien genauer an.

1. Spurbreite und -dicke

PCB-Leiterbahn

Die PCB-Leiterbahn ist ein wesentlicher Aspekt jedes PCB-Designs. Es bestimmt den Widerstand und die Wärmeentwicklung Ihres Schaltkreises.

In Wahrheit beginnen Sie beim Entwerfen einer neuen Leiterplatte mit einer Standardleiterbahnbreite. Diese Standard-Leiterbahnbreite ist jedoch für eine Hochstrom-Leiterplatte nicht angemessen. Daher müssen Sie Ihre Leiterbahnbreite entsprechend ihrer aktuellen Tragfähigkeit anpassen.

Hochstromplatinen erfordern kleinere Leiterbahnen. Diese Leiterbahnen beanspruchen weniger Platz auf der Platine und reduzieren Ihren Komponenten-Cluster. Andererseits kann die Leiterbahndicke zwischen 35 und 50 Mikrometer liegen, wenn Ihr Betriebsstrom über zehn Ampere liegt.

Außerdem ist es normal, dass Sie beim ersten Versuch ungenaue Berechnungen erhalten. Und das liegt daran, dass viele Faktoren Ihre Leiterbahnbreite bestimmen, einschließlich Kupferschichtdicke, Leiterbahnposition usw. Daher kann es ein komplexer Prozess sein.

Glücklicherweise können Sie die Dinge mit einem Leiterplatten-Leiterbahnbreitenrechner vereinfachen.

2. Sie brauchen keine Lötstoppmasken.

Lötmaske

Lötmasken können die Stromfähigkeit Ihrer Leiterbahnen dämpfen. Sie müssen also das darunter liegende Kupfer freilegen, indem Sie Ihre Lötmasken entfernen. Zweifellos würde es helfen, die aktuelle Kapazität Ihres Boards zu erhöhen.

Aber das ist nicht alles. Das Entfernen von Lötmasken bedeutet, dass Sie zusätzliches Lötmittel haben. Sie können sie also der Leiterbahn der Platine hinzufügen, um den Widerstand zu minimieren und die Dicke zu erhöhen.

Außerdem müssen Sie die Leiterbahnbreite nicht erhöhen oder für zusätzliche Kupferdicke ausgeben. Stattdessen hilft das Lötmittel, den Stromfluss zu erhöhen.

3. Kupferbarren funktionieren für sehr hohe Ströme

Kupferbarren

Kupferschienen retten den Tag in Anwendungen, in denen Kupferspuren nicht ausreichen. Zu diesen Anwendungen gehören Hochleistungs-Wechselrichter oder andere Anwendungen, die Strom über 100 A erzeugen.

In Wahrheit könnte die Verwendung von Kupferspuren in solchen Schaltkreisen zu schweren Kernschmelzen führen. Stromschienen aus Kupfer sind jedoch langlebiger für die Stromführung und können mit der Hitze umgehen. Das Beste daran ist; dass Sie diese Balken auf PCB-Pads löten können.

4. Wärmeempfindliche Komponenten isolieren

Hitzeempfindliche Komponenten

Nicht alle elektrischen Komponenten sind vollgetankt. Einige reagieren ziemlich empfindlich auf Hitze oder Temperaturänderungen.

Was können Sie also gegen solche Komponenten tun? Einfach, Sie können sie thermisch isolieren. Aber leider dreht sich bei Hochstromplatinen alles um Hitze, und diese Komponenten würden nicht gut passen.

Die thermische Isolierung umfasst auch das Hinzufügen von Platinenausschnitten oder die Verwendung von thermischen Entlastungsverbindungen für Ihre Platinen.

5. Kurze Spuren funktionieren am besten

PCB-Spuren

Je länger Ihre Spuren sind, desto höher ist Ihr Widerstand. Und je höher Ihre Widerstandswerte, desto mehr Leistung verlieren Sie.

Außerdem erzeugt ein Leistungsverlust eine Menge Hitze, was für die Lebensdauer des Boards nicht gut ist. Daher müssen Sie die Leiterbahnen für Ihre Hochstromplatinen kurz halten.

6. Mehrere Schichten und Spuren? Verwenden Sie Via Stitching

PCB Via

Manchmal reicht eine Leiterbahn für den benötigten Strom möglicherweise nicht aus. Diese Situationen treten auf, wenn Ihr Board nur eine einzige Schicht hat.

Interessanterweise können Sie Ihre Ablaufverfolgung auf mehrere Ebenen leiten und die Stromkapazität erhöhen. Interessanterweise können Sie via Stitching Ihre Ebenen verknüpfen. Stellen Sie jedoch sicher, dass beide Schichten die gleiche Leiterbahndicke haben.

7. Interne Schichten können Hochstrompfade erzeugen.

Auf den Außenlagen Ihrer Leiterplatte ist nicht immer Platz für dicke Leiterbahnen. In einer solchen Situation können Sie jedoch feste Füllungen auf Ihrer inneren Platinenschicht haben.

Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie Hochstromgeräte in Ihren äußeren Schichten haben. Ihre Durchkontaktierungen können sie mit Ihren internen Schichten verbinden.

8. Hochstromkomponenten benötigen Polygongüsse.

Prozessor

Es gibt bestimmte Anwendungen wie Prozessoren und FPGAs, die einen hohen Stromfluss erfordern. Damit diese Anwendungen funktionieren, müssen Sie also einen hohen Stromfluss in Ihrer Leiterplatte aktivieren. Aber in Wahrheit können Sie es mit Polygongüssen machen.

In der Tat können Sie quadratische Polygongüsse unter Ihrem Chip hinzufügen und sie mit einem Via verbinden. Verknüpfen Sie dann den Polygonguss mit Ihren dicken Stromspuren.

Tipps zur Verbesserung der Layouteffektivität Ihrer Hochstrom-PCB

Die Erstellung eines erfolgreichen Hochstrom-PCB-Designs ist noch nicht das Ende der Arbeit. Sie müssen das Design Ihrer Leiterplatte verbessern und sie noch effektiver machen. Hier sind ein paar Tipps:

Tipp 1:Rechtwinklige Spuren sind nicht effektiv

Vermeiden Sie es, Ihre Leiterbahnen im rechten Winkel zu positionieren, wenn Sie ein verbessertes PCB-Design wünschen. Wieso den? Das liegt daran, dass rechtwinklige Spuren die Gleichmäßigkeit der Spuren behindern.

Alternativ können Sie Ihre Spuren in 45-Grad-Winkeln positionieren. Auf diese Weise würden Ihre Designs spacig und weniger gruppiert aussehen.

Tipp 2:Wählen Sie Ihre Linienbreite sorgfältig aus

Es mag nicht offensichtlich erscheinen, aber die Linienbreite ist ebenfalls wichtig. Aus diesem Grund müssen Sie es sorgfältig auswählen.

Eine geeignete Linienbreite würde den Stromfluss glätten, sodass Ihre Leiterplatte eine effektivere Leistung erbringen kann.

Tipp 3:Abstand ist wichtig! Verwenden Sie es angemessen

Platzieren Sie Ihre Komponenten immer richtig. Erstellen Sie keine Designs, die Ihre Komponenten gruppieren. Du würdest eine Katastrophe bauen.

Tipp 4:Vermeiden Sie es, eine Verdrahtungsposition zwischen den Schichten zu verwenden

Denken Sie daran, Ihre Verdrahtungspositionen zwischen Ihren Schichten dynamisch zu halten. Der Grund ist einfach. Verschiedene Schichten benötigen unterschiedliche Richtungen. Daher würde die Verwendung unterschiedlicher Verdrahtungspositionen zu besseren Ergebnissen führen.

Tipp 5:Fühlen Sie sich frei zum Selbermachen!

Die Standardmethode ist nicht immer die beste Wahl. So können Sie Ihr PCB-Layout immer mit etwas DIY verbessern. Schließlich erfordert die Erstellung eines großen Schaltplans die Verwendung aller Ihnen zur Verfügung stehenden Werkzeuge.

Vorteile von Hochstrom-Leiterplatten aus schwerem Kupfer

Schwere Kupfer-Leiterplatten eignen sich hervorragend für Hochstromanwendungen, und hier sind die Gründe dafür:

• Leiterplatten aus schwerem Kupfer haben eine außergewöhnliche Wärmebeständigkeit. Daher sind sie besser geeignet für Hochgeschwindigkeits-, Hochfrequenz- und raue Temperaturanwendungen.

• Schwerkupfer-Leiterplatten sind ziemlich langlebig und haben eine hervorragende mechanische Festigkeit.

• Die Wärmeleitfähigkeit ist auch einer der Vorteile von schweren Kupferleiterplatten. Diese Leiterplatten bieten effektive Kühlkörpereigenschaften.

• Sie können auch Wärmeableitungsfunktionen von schweren Kupferleiterplatten erhalten. Sie können helfen, einer Überhitzung entgegenzuwirken und Schäden zu vermeiden.

• Elektrische Leitfähigkeit? Prüfen! Schwere Kupferplatten sind hervorragende Leiter, die sich gut in der Elektronik eignen.

Abschließende Gedanken

Leiterplatte mit Komponenten

In Wahrheit können Sie keine Hochstromanwendungen ohne Hochstrom-Leiterplatten bauen. Standard-Leiterplatten können der Hitze nicht standhalten und würden am Ende verbrannt oder zerstört werden.

Diese Hochstromplatinen verfügen jedoch über die richtigen Eigenschaften, um Anwendungen zu handhaben, die Hochstrom erfordern. Sie haben auch genügend thermische Beständigkeit, um die durch hohe Ströme erzeugte Wärme zu speichern.

Wollen Sie also eine Hochstrom-Leiterplatte bauen? Kontaktieren Sie uns unbedingt.