In alternativa, puoi contattarci così:

+39 02 6129 3863
tlf.it-powersolutions@tdk.com

TDK-Lambda News

שיקולים מעשיים בתכנון מעגל מודפס לספק כוח

Postato : 28 Oct 2018


דברים שצריכים לדעת לפני התחלת התכנון.

  • מעגל מודפס הוא אבולוציה של הסכימה החשמלית, אם הסכימה מובנת, פרושה בצורה הגיונית ומכילה כמה שיותר אינפורמציה קל יותר לתכנן את המעגל המודפס.
  • מהו תפקוד המעגל בתוך מערכת ההספק? (בקרה? תקשורת? העברת הספק? ....).
  • מגבלות הגודל של המעגל, אורך רוחב וגובה?  אילוצים? (למשל מיקום מחברים), קירור?
  • דרישות תקני בטיחות.
  • העברת הספק: איזה זרם / מתח. (לקביעת עובי מוליכים), מספר שכבות, מרחקים בין מוליכים.
  • היתכנות: האם מגבלות הגודל אפשריות?
  • ככל שאפשר, לנסות לעבוד לפי סדר הגיוני של התכנון:
  1. סכמה חשמלית
  2. רשימת רכיבים (BOM)
  3. מיקום רכיבים (LAYOUT)
  4. העברת מוליכים (TRACES)
  5. שרטוטים וקבצים ליצור המעגל
הסכימה החשמלית
הסכימה החשמלית היא הבסיס למעגל המודפס, תוכן הסכימה וזרימת הרכיבים בין הכניסות ליציאות יקבעו במידה רבה את מיקום הרכיבים וקלות החיבור ביניהם:
  • רצוי להתחיל מדיאגרמת בלוקים עם תיאור של תפקיד הבלוק, כניסות ויציאות
  • ככל האפשר, לתחם בסכמה את הבלוקים מהדיאגרמה

מטרת המעגל
צריך שיהיה קל להבין מהסכמה החשמלית את מטרת המעגל, למשל: האם המעגל שמיועד רובו ככולו להעברת הספק, אין קווי תקשורת, אין בקרות וסיגנלים חיצונים. האם יש במעגל מודול שהוא מקור הרעש האלקטרוני והחום במעגל, הוא גם מעביר האנרגיה והזרמים בין הכניסה והיציאה, במקרה כזה:
  • נמנע ככל האפשר מהעברת מוליכים או שימוש ברכיבי SMT מתחת למודול בכל השכבות על מנת למנוע קרינת רעש למוליכים.
  • נמנע ככל האפשר למקם רכיבים רגישים לחום ליד המודול, יש לצפות לקרינת חום אל הסביבה.

מגבלות ותקני בטיחות

מגבלות הגודל נובעות בדרך כלל מדרישות לקוח או הגדרות שיווק או התאמה למגבלות מקום בתוך המוצר הסופי אליו יותאם הספק.
יש להגדיר את מידות המעגל:
  •  אורך * רוחב * גובה רכיבים מקסימלי
  • מיקום מחברי הכניסה והיציאה במעגל.
  • תקני בטיחות וסטנדרטיים: UL, באיזה גובה יעבוד המוצר (3000 מטר היא הדרישה המקובלת), בידוד כניסה ליציאה וכניסה לאדמה, בדרך כלל 3000 ו 2000 וולט. לגבי המעגל זה אומר מרחק של לפחות 8 מ"מ בין כניסה ליציאה ולפחות 4 מ"מ כניסה לאדמה.

העברת ההספק

יש לזהות את המתחים המקסימליים במעגל, בין מוליכים בקוטביות הפוכה נדרש מרווח של 1 מ"מ ל 100 וולט.
יש לזהות את הקווים מוליכי הזרם במעגל בכדי לקבל מושג על רוחב המוליכים הנדרש. בחישוב המוליכים אנו צריכים להתחשב:
  • במיקום שלהם: האם משטחים נושאי זרם יוכלו להתקרר או לא?
  • בעובי הנחושת במעגל, ככל שהנחושת עבה יותר המוליך יכול להיות צר יותר.
  • במספר השכבות: האם ניתן להריץ מוליכים מקביליים.
הרוחב הנדרש למולכים ומשטחים במעגל המודפס הנושאים זרם מוגדר בתקו 2142IPC אך בכל מקרה המגבלה היא טמפרטורת המוליך ויש להפעיל שיקול דעת: מוליך בשכבה עליונה או מול מאוורר יתקרר טוב יותר מאשר בשכבה תחתונה או פנימית, אפשר להתחשב בכך במיקום של "צווארי בקבוק". טבלאות IPC נותנים לנו את עליית הטמפרטורה יחסית לזרם/מ"מ למוליך בעובי 70 מיקרון בשכבה עליונה.
 
צפיפות זרם אמפר/מ"מ עליית טמפרטורה [C]
0.88 15
1.2 25
1.5 40
1.8 55
2.1 75

מניסיון מצטבר נוכל להגיד:
 
זרם במוליך רוחב מומלץ רוחב מינימלי
עד 5 אמפר 1.5 מ"מ 1.25 מ"מ
5 עד 10 אמפר 2 מ"מ 1.5 מ"מ
10 עד 15 אמפר 2.5 מ"מ 1.75 מ"מ
15 עד 20 אמפר 3 מ"מ 2 מ"מ
20 עד 25 אמפר 3.5 מ"מ 2.5 מ"מ
25 עד 30 אמפר 4 מ"מ 3.5 מ"מ
(70 מיקרון שכבה עליונה)


היתכנות

בשלב זה כדאי לנסות ולפזר את הרכיבים הקריטיים ולראות אם הרכיבים נכנסים לשטח הנתון בסידור הגיוני:
  • יש לסמן את גבולות האורך והרוחב של המעגל המודפס.
  • יש לסמן אזורים עם הגבלות: מצד גורמי יצור (למשל: שוליים ללא רכיבים), בעיות פיזור חום (למשל: אזורים ללא רכיבים רגישים לחום), מרחקים נדרשים לעמידה בתקני בטיחות.
  • יש לפזר את הרכיבים בצורה הגיונית ולבדוק אם יש די מקום.
  • במקרה של זרמים גבוהים נבחר מעגל עם 4 שכבות כך נוריד רוחב מוליכים וגם פליטה או רגישות לרעש של מוליכים באזורים רועשים, כמו כן אפשר יהיה להשתמש באחת השכבות כאדמת סיכוך.





סיום

לא נשאר עוד הרבה, אם כל השיקולים עד נקודה זו נעשו כראוי העברת המוליכים תהיה קלה. ואחרי סיום התכנון יש להפיק קבצים ומסמכים ליצרן המעגל:
  • כתוב שכבה עליונה
  • כיתוב שכבה תחתונה
  • מוליכים שכבה עליונה
  • מוליכים שכבה פנימית – 1
  • מוליכים שכבה פנימית – 2
  • מוליכים שכבה תחתונה
  • מסיכה למריחת בדיל שכבה עליונה.
  • מסיכה למריחת בדיל שכבה תחתונה
  • מסיכה למריחת דבק
  • ציפוי לשכבה עליונה
  •  ציפוי לשכבה תחתונה
  • מידע כללי (חומר, טמפרטורת עבודה, עובי חומר, עובי נחושת, מספר שכבות, תקנים...)


 

PAGE TOP

PAGE TOP