高電流 PCB:高電流アプリケーションに最適な基板

それに直面しよう！特に特定のアプリケーションの現在の要件を処理できないため、回路が爆発したり誤動作したりするのを見るのはイライラします.それで、問題は次のとおりです。さまざまな電流レベルによる不規則な回路の問題を回避するにはどうすればよいでしょうか?答えは簡単です。高電流 PCB を入手してください。ただし、標準の PCB を作成するほど簡単ではありません。

ありがたいことに、この記事では大電流 PCB の作成方法などを学びます。

準備はできたか？始めましょう!

高電流 PCB とは?

電子回路

すべてのタスクまたはアプリケーションに対応するツールがあります。これは大電流 PCB にも当てはまります。これらの回路基板は、大電流アプリケーションに最適です。

高電流 PCB の特定の定義はありませんが、高電流を生成するコンポーネントで動作する回路であると言えます。

これらの大電流ボードには、通常のアンプを超える電流を処理するのに十分な耐久性と回復力を備えた特別な機能があります。

ただし、これらの回路は、特に初心者にとって設計上の問題を引き起こす可能性があります。実際、それらを設計する際に注意すべき点がいくつかあります。これらの要因を考慮しないと、設計の失敗や回路の誤動作につながります。

タフに聞こえますか？心配しないで！この記事の次のセクションでは、基本について説明します。

ハイパワー PCB 設計ガイドライン

前述したように、高電流 PCB を設計する際に考慮すべき点がいくつかあります。これらの要因は、設計を開始する前に知っておく必要がある基本事項です。

それでは、これらの設計ガイドラインを詳しく見てみましょう。

1.トレースの幅と厚さ

PCBトレース

PCB トレースは、PCB 設計の重要な側面です。回路の抵抗と熱の蓄積を決定します。

実際、新しい PCB を設計するときは、デフォルトのトレース幅から始めます。ただし、このデフォルトのトレース幅は、高電流 PCB には適切ではありません。したがって、電流容量に応じてトレース幅を調整する必要があります。

高電流ボードには、より小さなトレースが必要です。これらのトレースはボード スペースを占有せず、コンポーネント クラスタを削減します。一方、動作電流が 10 アンペアを超える場合、トレースの厚さは 35 から 50 ミクロンの範囲になります。

さらに、最初の試行で不正確な計算が得られるのは正常です。これは、銅層の厚さ、トレース位置など、多くの要因がトレース幅を決定するためです。したがって、複雑なプロセスになる可能性があります。

幸いなことに、PCB トレース幅計算機を使用すると、作業が簡単になります。

2.はんだマスクは必要ありません。

はんだマスク

はんだマスクは、トレースの電流能力を低下させる可能性があります。そのため、はんだマスクを取り除いて下にある銅を露出させる必要があります。間違いなく、ボードの現在の容量を増やすのに役立ちます。

しかし、それだけではありません。はんだマスクを取り除くということは、はんだが余分にあることを意味します。そのため、ボードのトレースにそれらを追加して、抵抗を最小限に抑え、厚さを増やすことができます.

また、トレース幅を広げたり、余分な銅の厚さに費やす必要はありません。代わりに、はんだは電流の流れを増やすのに役立ちます.

3.銅バーは非常に高い電流に対応

銅の延べ棒

銅バーは、銅トレースが不十分なアプリケーションで時間を節約します。このようなアプリケーションには、大電力インバーターや、100A を超える電流を生成するその他のアプリケーションが含まれます。

実際、そのような回路で銅トレースを使用すると、重大なメルトダウンが発生する可能性があります。ただし、銅製のバスバーは、電流を流すための耐久性が高く、熱に対処できます。最良の部分は次のとおりです。これらのバーを PCB パッドにはんだ付けできること。

4.熱に弱いコンポーネントを隔離する

熱に弱いコンポーネント

すべての電気部品がタンク式というわけではありません。熱や温度変化にかなり敏感な人もいます.

では、そのようなコンポーネントに対して何ができるでしょうか?シンプルに、それらを熱的に分離できます。しかし、残念なことに、大電流ボードはすべて熱に関するものであり、これらのコンポーネントは適切ではありません.

また、熱分離には、ボード カットアウトの追加や、ボードの熱緩和接続の使用が含まれます。

5.短いトレースが最適です

PCBトレース

つまり、トレースが長いほど、抵抗が高くなります。そして、抵抗値が高いほど、より多くの力を失うことになります.

また、電力が失われると大量の熱が発生し、ボードの寿命に悪影響を及ぼします。したがって、大電流ボードのトレースを短く保つ必要があります。

6.複数のレイヤーとトレース?スティッチング経由で使用

PCBビア

場合によっては、必要な電流に対してトレースが十分でない場合があります。これらの状況は、基板のレイヤーが 1 つしかない場合に発生します。

興味深いことに、トレースを複数のレイヤーにルーティングして、現在の容量を増やすことができます。興味深いことに、スティッチングを使用してレイヤーをリンクできます。ただし、両方のレイヤーのトレースの厚さが同じであることを確認してください。

7.内部層は高電流パスを作成できます。

PCB の外層に太いトレース用のスペースを常に確保できるとは限りません。ただし、このような状況では、内部基板層にベタ塗りつぶしを入れることができます.

外層に大電流のデバイスがあっても心配はいりません。ビアはそれらを内部レイヤーにリンクできます。

8.高電流コンポーネントには Polygon Pour が必要です。

プロセッサ

プロセッサや FPGA など、大電流を必要とする特定のアプリケーションがあります。したがって、これらのアプリケーションを機能させるには、PCB で大電流を流す必要があります。しかし、実際には、ポリゴン ポアでそれを行うことができます。

実際、チップの下に正方形のポリゴン ポアを追加して、それらをビアで接続することができます。次に、ポリゴン ポアを太いパワー トレースにリンクします。

大電流 PCB のレイアウト効果を改善するためのヒント

大電流 PCB 設計を成功させることは、仕事が終わるところではありません。 PCB の設計を改善し、さらに効果的にする必要があります。ここにいくつかのヒントがあります:

ヒント 1:直角のトレースは効果的ではない

改善された PCB 設計が必要な場合は、トレースを直角に配置しないでください。なんで？これは、直角のトレースがトレースの均一性を妨げるためです。

または、トレースを 45 度の角度で配置することもできます。こうすることで、デザインが広く見え、まとまりが少なくなります。

ヒント 2:線幅は慎重に選ぶ

当たり前かもしれませんが、線幅も重要です。このため、慎重に選択する必要があります。

適切な線幅は電流の流れをスムーズにし、PCB がより効果的な性能を発揮できるようにします。

ヒント 3:間隔は不可欠です。適切に使用する

コンポーネントを常に正しく配置してください。コンポーネントをクラスター化するデザインを作成しないでください。災害を引き起こします。

ヒント 4:レイヤー間で 1 つの配線位置を使用しない

レイヤー間の配線位置を動的に保つことを忘れないでください。理由は簡単です。レイヤーごとに異なる方向性が必要になります。したがって、異なる配線位置を使用すると、より良い結果が得られます。

ヒント 5:自由に DIY してみましょう!

標準的な方法が常に最良の選択であるとは限りません。したがって、いつでも DIY を使用して PCB レイアウトを改善できます。結局、大規模な回路図を作成するには、すべてのツールを自由に使用する必要があります。

高電流厚銅 PCB の利点

厚銅 PCB は大電流アプリケーションに最適です。その理由は次のとおりです。

• 厚銅 PCB は、並外れた熱抵抗を備えています。したがって、高速、高周波、および過酷な温度のアプリケーションにより適しています。

• 厚銅 PCB は、優れた機械的強度を備えた非常に耐久性があります。

• 熱伝導率も、厚銅 PCB の利点の 1 つです。これらの PCB は効果的なヒートシンク特性を提供します。

• 重い銅の PCB から放熱機能を得ることができます。過熱に対抗し、損傷を回避するのに役立ちます。

• 電気伝導率?小切手！厚い銅板は、電子機器でうまく機能する優れた導体です。

最終的な考え

コンポーネントを搭載したプリント回路基板

実際、大電流 PCB なしでは大電流アプリケーションを構築することはできません。標準的な PCB は熱に耐えられず、最終的には焼けたり破壊されたりします。

ただし、これらの大電流ボードには、大電流を必要とするアプリケーションを処理するための適切な機能があります。また、大電流から発生する熱を吸収するのに十分な熱耐久性もあります。

では、高電流 PCB を構築しますか?必ずお問い合わせください。