PCB مس ضخیمحامل اصلی منابع تغذیه صنعتی برای دستیابی به جریان بالا، اتلاف گرمای کارآمد، و عملکرد قابل اعتماد طولانی مدت است، به ویژه برای شرایط کاری پیچیده مانند دمای بالا، ارتعاش قوی، و ضربه زیاد در سایت‌های صنعتی مناسب است. در ادامه یک منطق کاربردی کامل و طرح انتخاب امکان پذیر بر اساس سناریوهای معمولی منابع تغذیه صنعتی ارائه می شود.
ارزش اصلی کاربرد PCB مس ضخیم در منبع تغذیه صنعتی
ماژول قدرت، مدار یکسوسازی و فیلتر و مدار درایو خروجی منابع تغذیه صنعتی سناریوهای اصلی کاربرد PCBهای مسی ضخیم هستند که مقادیر اصلی آن در سه نقطه متمرکز شده است:
حمل ایمن با جریان بالا: ضخامت فویل مسی معمولاً بیش از دو برابر PCB معمولی است که مقاومت انتقال جریان را تا حد زیادی کاهش می دهد و از گرم شدن بیش از حد فویل مسی و سوختن تحت جریان بالا جلوگیری می کند. این می تواند به طور پایدار جریان های صنعتی را از چندین آمپر تا صدها آمپر حمل کند.
اتلاف گرمای یکسان سازی کارآمد دما: فویل مس ضخیم خود یک ماده اتلاف حرارت با رسانایی حرارتی بالا است که می تواند به سرعت گرمای دستگاه های نیرو مانند لوله های MOS و IGBT ها را به سمت ساختار اتلاف گرما هدایت کند. افزایش دمای محلی را می توان در 20 درجه کنترل کرد و عمر خازن ها و سلف های قدرت را تا حد زیادی افزایش داد.
انطباق ساختار با شرایط کاری قوی: قابلیت های ضد خمش و ضد لرزش بسیار برتر از صفحات مسی نازک معمولی است و برای محیط های نصب با ضربه کار در محل صنعتی و لرزش طولانی مدت، کاهش خطر پوسته شدن ورق مسی و خرابی اتصالات لحیم کاری و برآورده کردن الزامات عمر طراحی منابع برق صنعتی برای 5-10 سال مناسب است.
انتخاب کمی ضخامت مس در سناریوهای معمولی منبع تغذیه صنعتی
کاملاً بر اساس سطح توان و شرایط عملیاتی منابع برق صنعتی، یک معیار انتخاب ضخامت مس قابل اجرا مستقیم برای جلوگیری از ضخیم شدن کورکورانه مس و ایجاد جهش هزینه ارائه دهید:
| سناریوی منبع تغذیه صنعتی | جریان پیوسته معمولی | مشخصات ضخامت مس توصیه شده |
|---|---|---|
| منبع تغذیه سوئیچینگ برق کوچک و متوسط، یو پی اس 100 ~ 1000 وات | 5~40A | لایه بیرونی مس ضخیم 3 ~ 4 اونس |
| سروو درایو صنعتی، مبدل فرکانس جهانی | 20~80A | لایه بیرونی 3~4oz{2}}اونس لایه داخلی |
| منبع تغذیه جوشکاری با قدرت بالا، واحد ترمز | تأثیر کوتاه مدت 80 تا 150 آمپر- | 6 ~ 8 اونس مس ضخیم دو طرفه- |
| منبع تغذیه اینورتر صنعتی متمرکز، ماژول ذخیره انرژی{0}بالا | جریان اتوبوس بالای 200 آمپر | 10 ~ 12 اونس مس فوق العاده ضخیم + قلع پنجره ضخیم شدن آبکاری |
نکات کلیدی برای اجتناب از مشکلات در انتخاب چند بعدی-
1. اصول اصلی برای انتخاب ضخامت مس
دقیقاً از منطق اصلی "جریان تعیین کننده ضخامت مس است" با اشاره به فرمول های تجربی: جریان مجاز (A) ≈ ضخامت فویل مس (oz) × عرض سیم (mm) × 0.8 (دمای محیط کمتر یا مساوی 40 درجه)، کورکورانه مس فوق ضخیم را دنبال نکنید.
پیک جریان ضربه ای بر اساس 1.5 برابر جریان پیوسته محاسبه می شود و حاشیه ضخامت مس در سناریوی کابینت صنعتی بدون کانال هوا یک سطح افزایش می یابد.
برای جلوگیری از تغییر امپدانس مشخصه مسیریابی و ایجاد خرابی تطابق سیگنال کنترل، استفاده از مس ضخیم در ناحیه مسیریابی سیگنال مدارهای غیر برق اکیداً ممنوع است.
2. الزامات برای سازگاری بستر و فرآیند
اولویت باید به استفاده از TG fr4 بالا با Tg بیشتر یا مساوی 170 درجه به عنوان زیرلایه داده شود تا از عدم تطابق CTE بین مس ضخیم و FR{3}}4 معمولی جلوگیری شود، که ممکن است در عملکرد طولانی مدت در دمای بالا منجر به لایه برداری و تاول زدن شود.
برای سناریوهایی با نیازهای اتلاف حرارت بسیار بالا، بسترهای فلزی مبتنی بر آلومینیوم/مس را می توان انتخاب کرد، با رسانایی حرارتی بیش از 1.5W/m · K، که بیش از سه برابر کارآمدتر از اتلاف حرارت معمولی fr4 است.
درمان سطح ترجیحی فرآیند غوطه وری طلا است که برای محیط های صنعتی روغن و گرد و غبار مناسب است. مقاومت در برابر خوردگی و توانایی ضد درج آن بسیار برتر از اسپری معمولی قلع است و از تماس ضعیف پس از استفاده طولانی مدت جلوگیری می کند.
3. محدودیت‌های کلیدی قابلیت ساخت (DFM)
حداقل عرض/فاصله خط فویل مس 3 اونس بزرگتر یا مساوی 0.3 میلی متر است و فویل مس 6 اونس بزرگتر یا مساوی 0.4 میلی متر است تا از عرض خط نادرست و مشکلات اتصال کوتاه در حین اچ جلوگیری شود.
سوراخ‌های تک ورودی در مسیرهای جریان بالا ممنوع هستند. 2-3 سوراخ‌هایی که باید به صورت موازی برای جریان 5 آمپر روی فویل مسی 3 اونس وصل شوند. حداقل دیافراگم سوراخ ورودی باید بزرگتر یا مساوی 0.8 میلی متر باشد و ضخامت مسی دیواره سوراخ باید بزرگتر یا مساوی 20 میکرومتر باشد.
صفحات مسی با ضخامت چند لایه باید با انباشته شدن متقارن طراحی شوند و لایه های بالایی و پایینی دارای ضخامت مسی یکسانی باشند تا از تاب برداشتن بیش از حد سطح پس از لمینیت و ناتوانی در انطباق با تکه های SMT جلوگیری شود.