Yüksek yan anahtar için PCB düzeni (yüksek akım)

İki yüksek yan anahtar için bir PCB düzeni üzerinde çalışıyorum. Aşağıda mevcut düzenimin bir resmini görebilirsiniz.

PCB düzeni

Gelecekteki PCB'nin bakır ağırlığı muhtemelen 2 oz / ft² (çift taraflı) olacaktır. İki p-kanallı MOSFET (IPB180P04P4) kullanıyorum. Sağdaki MOSFET için 10 Amper bekliyorum (minimum ayak izine çok yakın olmayı seçiyorum, yaklaşık 0.2 W Pd) ve MOSFET için 15 Amper (U2, 30 Amper'de pik, Pd yaklaşık 0.45 W, maks 1.8 W) solda (U1, 8 cm² bakır).

IC1 bir akım sensörüdür.

Terminal blokları (U15, U16) şu türdedir : Digikey'de WM4670-ND .

Bu tür PCB'ye bu kadar akım çekmek için, çevrimiçi hesap makinesinden biri bana 20 mm izlere ihtiyacım olduğunu söyledi. Biraz yer kazanmak için, bu büyük izi iki parçaya ayırmaya karar verdim (biri üstte, biri altta). Her iki izi de bir vias modeli ile bağlarım (matkap boyutu 2x2 mm² ızgarada 0,5 mm). Bu tür bir düzende deneyimim yok, bu yüzden diğer panolara baktım ve bana adil görünen bir boyut aldım. Bu desen yoluyla gitmek için doğru yol mu?

MOSFET'lerin altında, aynı tür bir desen kullanıyorum, ancak termal bağlantıyı yapmak için 0.3 mm daha küçük matkap boyutuyla. Lehim bu boyutta daha iyi akacak mı? Şu ana kadar hiçbir yol dolu değil ...

Ben de bu izler üzerinde lehim maskesi olmamasını düşünüyorum, bu bakır üzerine biraz lehim uygulamak olacaktır.

Ayrıca MOSFET'lerin pedleri hakkında da endişeliyim. Onları bakırla örtmemeyi seçtim. Cihazın bu şekilde kendi kendine merkezlenebileceğini düşündüm, ancak bu muhtemelen direnci artırabilir ...

Lütfen düzeni yorumlamaktan çekinmeyin!
Teşekkür ederim !

DÜZENLEME 1

Tasarımı biraz geliştiriyorum. MOSFET'lerin termal pedleri altına daha fazla vias ekledim. MOSFET'lerin altında çıplak bakır var (eğer gelecekte bir soğutucu eklemek istersem).

En iyi v2

Lütfen yorum yapmaktan çekinmeyin! Şimdiden teşekkür ederim !

DÜZENLEME 2

Bu tasarım için yeni bir güncelleme. MOSFET'lerin uçları etrafındaki bakır alanını arttırdım. Bu, bu izlerin direncini azaltmalıdır.

Bu katmanlardaki akım dağılımını iyileştirmek için üst ve alt katmanlar arasına daha fazla yol ekledim.

Üreticiye ısı dağılımını iyileştirmek için cihazların altına vanalar takıp takamayacağımı sordum. Bana bunun mantıklı olduğunu söyledi.

Başka bir şey değiştireceğimi sanmıyorum. Bu benim en iyi tahminim oldu, bu yüzden hiç kimsenin yorumu yoksa bir şans verebilirim.

Üst Alt v3 Alt v3

— Marmoz
kaynak

Birkaç şey: Birincisi, doğrudan MOSFET'lerinizin altında çok fazla (veya herhangi bir) vias istemiyorsunuz. Ya tahta evin bunları takması için ekstra ödeme yapmanız gerekecek ya da lehimi parçadan uzaklaştıracaklar (ya da daha kötüsü, eğer viaslar altta çadırlanmışsa, kaçan akı dumanları hemen altında büyük boşluklar yapabilir) FET). Bakır alanını FET pedinin (2 $ 'ın solunda yaptığınız gibi) genişletmenizi ve orada daha fazla vias eklemenizi tavsiye ederim. Ayrıca, maskesiz izleri lehim yardımcı olabilirken, ekstra bir üretim adımı ekleyecektir. Maliyete duyarlı olmanız önemli olacaktır. Eğlenceli bir proje gibi görünüyor!

— bitsmack

Evet, eğlenceli bir proje !! Yorumlar için teşekkür ederim, üretici zaten panoları yapıyor. Bu konulara kesinlikle dikkat edeceğim. MOSFET'lerin altındaki yollardan endişeliyim. Onlar takılı değil, ama onlar lehim parçası çok fazla fitil bekliyoruz bekliyoruz. Başka bir soruda bu sorundan bahsettim. Maskesiz izlere biraz lehim koymak hakkında düşündüm ve onsuz çalışabileceğine karar verdim. Bu da kötü bir şey değil kısa devre olasılığını azaltır ...

— Marmoz

Bakır alanı hakkında, talihsiz bir şekilde alan tükeniyordu. Bu nedenle, ısı dağılımını iyileştirmek istersem, bir soğutucu kullanmayı tercih ederim. MOSFET'lerin altındaki boşluklar, yakında çözmem gereken ana sorunlardan biri! Bunun için herhangi bir tavsiyeniz var mı (şimdi tahtalar bu şekilde yapılıyor)?

— Marmoz

Ben her zaman aldım tavsiye "asla" bir ped açık vias kullanmaktır. Bazen ihtiyacım var, bu yüzden birkaç tane koydum ve şimdiye kadar çalıştı. Fitil lehim yapıyorlar! Bir keresinde bir sürü tahta yaptım (sizden daha az olsa da ( sırıtmak )) ve lehim tahtanın altına koştu ve büyük bir damlada toplandı. Her ne kadar alt katman viasları arasında lehim maskesi vardı! Bu sorunu çözmeye yönelik bir girişim, alt katmanda bulunan yolların "çadırlanması" dır. Bu, lehim maskesi ile kaplandıkları anlamına gelir. Sadece

— tüpler

Bununla birlikte sorun, genişleyen gazların (havanın kendisi veya akıdan) tahtanın altından kaçamamasıdır. FET'e karşı itiyorlar, kabarcıklar ve boşluklar bırakıyorlar. İyi bir çözüm değil. Yerinizde olsaydım, levhalar zaten üretildiyse, muhtemelen FET'leri lehimlemeden önce manuel olarak levalara lehimleydim. Umarım alttan

— tükenmez

Yanıtlar:

Güç tüketim rakamlarınızı nasıl elde ettiğinizi merak ediyorum. Veri sayfasına bakıldığında, 10 derece 200 mW (12 derece sıcaklık artışı), 30 amper, 90 derece sıcaklık artışı ile 2.5W (6 cm'ye sahip olsanız bile gerçek gibi görünen 40 derece / W'lik Rthja verildiğinde) görünüyor ^ PCB alanı 2).

Bununla birlikte, FET'lerinizden çok fazla ısı çekmek istiyorsanız, altlarında delinmiş bir .250 "delikten kaplanabilir ve daha sonra delikten yukarı doğru uzanan ve paketin arkasına temas eden bakır bir sümük kullanabilirsiniz. ayrıca bir ısı emiciyi üste yapıştırabilir, ancak kasanın içinden geçmeye çalışmak etkili değildir.

Düzen sorularınız için, tüm kaynak olası satışlar için 6mil iz gibi görünüyor. Bu 30A'da kötü bir seçim olurdu, karşılaştırmalı olarak bir 30A sigortasına bakın :-) Bunun anlamı, bu iz üzerinde biraz ısınma elde etmenizdir. Ne kadar genişlik seçerseniz seçin, seçtiğiniz bakır seviyesinde hesaplama yapın ve izin kaç wattın dağılacağını hesaplamak için mevcut kare x direncini kullanın.

Pedde sahip olduğunuz tüm vizelere ihtiyacınız yok. Şekil 5, üstten alta termal olarak bağlanmak için yeterli olacaktır. İnsanların sadece bir tane kullandıklarını gördüm, ancak bu durumda delikten rağmen tabağa çok güveniyorsunuz.

— atmak
kaynak

Aslında, akımın çoğu IN bloğundan OUT bloğuna gider, terminal bloklarıdır. Numarayı tekrar gözden geçirmeliyim, şu anda onları aklımda değil ama sonunda iyi çalıştı. Bakır sümbül hilesini anlayamıyorum ... Tamam, tüm yollar için, bilmiyordum bu yüzden denedim. Bir dahaki sefere bilmek güzel, teşekkür ederim!

— Marmoz

Yüksek akım izleri üzerinde lehim maskesini çıkarmayı ve hasl kaplamanın onları biraz kalınlaştırmasına izin vermeyi (ve muhtemelen viyaları doldurmayı?) Düşünebilirsiniz.

— TomKeddie
kaynak

Hâlâ HASL kullanan var mı? Birçok PCB üreticisi artık HASL'yi desteklemiyor, çünkü maliyet farkı neredeyse hiç yok ve ENIG daha iyi ve daha düz bir sonuç veriyor.

— Oliver

Sadece bir ENIG bitirme yaptığını söyleyebilirim. Ancak, lehim maskesini çıkarmadım ama bu iyi bir nokta. Teşekkür ederim

— Marmoz

Bu kadar soğutma gücüne ihtiyacınız varsa bir alüminyum substrat PCB kullanmayı düşünün. Bu bir çok termal vias, birçok proto mağazanın bunu ek bir sondaj ücreti ödemeden yapacağını sanmıyorum.

— Gelincik Sıkacağı
kaynak

Birine yardım etmesi durumunda genel yorum: birçok yer inç kare başına 35 matkapla bir çizgi çizer.

— Anthony

O zaman alüminyum substrat PCB'yi bilmiyordum. Ama bu sonunda işe yaradı. Bu kadar çok yolla yüksek akımlar için ticari PCB'ler gördüm, bu yüzden zarar veremeyeceğini düşündüm. Aslında onlar bana herhangi bir ek ücret tahsil, bilmiyorum tırnak üzerinde bir şey söyleme ... ama bu onlar beni ücret almadım anlamına gelmez sanırım.

— Marmoz