Układ płytki drukowanej dla przełącznika strony wysokiej (wysoki prąd)

Pracuję nad układem płytki drukowanej dla dwóch przełączników bocznych. Poniżej możesz zobaczyć zdjęcie mojego obecnego układu.

Układ PCB

Ciężar miedzi przyszłej płytki drukowanej prawdopodobnie wyniesie 2 uncje / ft² (dwustronnie). Używam dwukanałowego MOSFET (IPB180P04P4). Spodziewam się 10 amperów dla MOSFET-a po prawej stronie (wybieram bycie bardzo blisko minimalnej powierzchni, Pd około 0,2 W) i 15 amperów (U2, szczyt przy 30 A, Pd około 0,45 W, maks. 1,8 W) dla MOSFET po lewej stronie (U1, 8 cm² miedzi).

IC1 to czujnik prądu.

Bloki zacisków (U15, U16) są tego typu: WM4670-ND w Digikey .

Aby pobrać tyle prądu na tego typu płytkach drukowanych, jeden z kalkulatorów online powiedział mi, że potrzebuję 20 mm śladów. Aby zaoszczędzić trochę miejsca, postanowiłem podzielić ten duży ślad na dwa ślady (jeden na górze, drugi na dole). Łączę oba ślady za pomocą wzoru przelotek (rozmiar wiertła 0,5 mm na siatce 2x2 mm²). Nie mam żadnego doświadczenia w tego rodzaju układzie, więc spojrzałem na inne tablice i wybrałem wymiar, który wydawał mi się sprawiedliwy. Czy jest to właściwy sposób?

Pod MOSFET-em korzystam z tego samego wzoru, ale z wiertłem o mniejszym rozmiarze 0,3 mm, aby wykonać połączenie termiczne. Czy przy takim rozmiarze lut będzie lepiej płynął? Jak dotąd żadne z przelotek nie jest wypełnione ...

Zastanawiam się również nad tym, żeby nie mieć na tych śladach żadnej maski lutowniczej, która mogłaby nałożyć trochę miedzi na miedź.

Martwię się również o pady MOSFET-ów. Zdecydowałem się nie pokrywać ich miedzią. Myślałem, że urządzenie może samocentrować się w ten sposób, ale prawdopodobnie może to zwiększyć opór ...

Skomentuj układ!
Dziękuję Ci !

EDYCJA 1

Lekko poprawiam projekt. Dodałem więcej przelotek pod podkładkami termicznymi MOSFET. Pod MOSFET-em jest trochę czystej miedzi (jeśli chcę dodać radiator w przyszłości).

Top v2

Prosimy o komentarz! Z góry dziękuję !

EDYCJA 2

Nowa aktualizacja tego projektu. Zwiększyłem obszar miedzi wokół przewodów tranzystorów MOSFET. To powinno zmniejszyć odporność tych śladów.

Dodałem więcej przelotek między górną i dolną warstwą, aby poprawić bieżący rozkład w tych warstwach.

Zapytałem producenta, czy mógłbym podłączyć zatyczki pod urządzenia, aby poprawić odprowadzanie ciepła. Powiedział mi, że jest to możliwe.

Nie sądzę, żebym zmienił cokolwiek innego. To było moje najlepsze przypuszczenie, więc mogę spróbować, jeśli nikt nie ma komentarza.

Top Bottom v3 Dół v3

— Marmoz
źródło

Kilka rzeczy: Po pierwsze, naprawdę nie chcesz wielu (lub jakichkolwiek) przelotek bezpośrednio pod MOSFET-ami. Albo będziesz musiał dodatkowo zapłacić za dom zarządu, aby je podłączyć, albo odciągną lut od części (lub, co gorsza, jeśli przelotki są namiotowe na dnie, uciekające opary strumienia mogą tworzyć duże puste przestrzenie tuż pod FET). Poleciłbym rozszerzenie miedzianego obszaru wokół padu FET (tak jak zrobiłeś na lewo od 2 USD) i dodanie tam dodatkowych przelotek. Ponadto, chociaż ślady lutowania na maskowaniu mogą pomóc, doda dodatkowy etap produkcji. Będzie to miało znaczenie, jeśli będziesz wrażliwy na koszty. Wygląda na fajny projekt!

— bitsmack,

Tak, to fajny projekt !! Dziękuję za komentarze, producent już tworzy deski. Na pewno zwrócę uwagę na te kwestie. Martwię się o przelotki pod MOSFET-ami. Nie są podłączone, ale spodziewam się, że nie wysysają zbytnio lutu z części. Mówiłem o tym problemie w innym pytaniu. O nakładaniu lutu na zdemaskowane ślady, pomyślałem o tym i zdecydowałem, że to się uda. Zmniejsza to również ryzyko zwarcia, co nie jest złe ...

— Marmoz

Co do miedzi, zabrakło mi miejsca. Więc jeśli chcę poprawić rozpraszanie ciepła, wolałbym użyć radiatora. Pustki pod MOSFET-em to jeden z głównych problemów, które będę musiał wkrótce rozwiązać! Czy masz na to jakieś rady (teraz, gdy tablice są wykonane w ten sposób)?

— Marmoz

Rada, którą zawsze otrzymywałem, to „nigdy” nie używać otwartych przelotek w podkładce. Czasami muszę, więc włożyłem kilka i to się udało. Robią lutowane knotem! Raz zrobiłem planszę z wieloma z nich (choć mniej niż ty ( uśmiech )), a lut podbiegł do dolnej części planszy i zebrał się w jedną wielką kroplę. Mimo że między dolnymi warstwami znajdowała się maska lutownicza! Próbą rozwiązania tego problemu jest „rozbicie namiotu” przelotek na dolnej warstwie. Oznacza to, że są przykryte soldermaską. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy przelotki są wystarczająco małe, aby utrzymać nienaruszoną maskę ...

— bitsmack

Problem polega jednak na tym, że rozszerzające się gazy (zarówno powietrze, jak i strumień) nie mogą wydostać się przez spód płyty. Naciskają na FET, pozostawiając bąbelki i puste przestrzenie. Nie jest to dobre rozwiązanie. Gdybym był na twoim miejscu, z płytami już produkowanymi, prawdopodobnie lutowałbym ręcznie lutowanie do przelotek, przed lutowaniem FET. Mam nadzieję, że nie zabraknie mu dna :)

— bitsmack

Odpowiedzi:

Jestem ciekawy, jak uzyskałeś swoje liczby rozpraszania mocy. Patrząc na arkusz danych wygląda to na 10ams 200 mW (wzrost temperatury o 12 stopni), 30 amperów, 2,5W z 90 stopniowym wzrostem temperatury (biorąc pod uwagę Rthja 40 stopni / W, co wydaje się być prawdą, nawet jeśli masz 6 cm ^ 2 obszaru PCB).

To powiedziawszy, jeśli chcesz wyciągnąć dużo ciepła z FET, możesz mieć wywiercony pod nimi otwór o średnicy .250 ", a następnie użyć miedzianego ślimaka, który wystaje przez otwór i styka się z tylną częścią opakowania. może również przykleić radiator do góry, ale próba przeprowadzenia przez obudowę nie jest tak skuteczna.

W przypadku pytań dotyczących układu wygląda to jak ślad 6 mil dla wszystkich potencjalnych klientów. Byłby to zły wybór przy 30A, dla porównania zajrzyj do bezpiecznika 30A :-) Oznacza to, że na tym śladzie poczujesz trochę ocieplenia. Bez względu na to, jaką szerokość śledzenia wybierzesz, wykonaj obliczenia na wybranym poziomie miedzi i użyj bieżącej kwadratowej x rezystancji, aby obliczyć, ile watów ślad ten rozproszy.

Nie potrzebujesz wszystkich przelotek, które masz na podkładce. 5 wystarczyłoby do termicznego połączenia od góry do dołu. Widziałem, jak ludzie po prostu używają jednego, ale w tym przypadku polegasz na talerzu.

— Głaskanie pod brodę
źródło

W rzeczywistości większość prądu przechodzi z bloku IN do bloku OUT, są to bloki zacisków. Powinienem ponownie przejrzeć numer, nie mam ich teraz na myśli, ale na koniec zadziałało dobrze. Nie jestem pewien, czy rozumiem miedziany ślimak ... OK dla wszystkich przelotek, tak naprawdę nie wiedziałem, więc spróbowałem w ten sposób. Dobrze wiedzieć następnym razem, dziękuję!

— Marmoz

Możesz rozważyć usunięcie maski lutowniczej nad śladami wysokoprądowymi i pozwolenie powłoce haslowej nieco ją zagęścić (i ewentualnie wypełnić przelotki?).

— TomKeddie
źródło

Czy ktoś nadal używa HASL? Wielu producentów płytek drukowanych nie obsługuje już HASL, ponieważ różnica kosztów jest praktycznie zerowa, a ENIG zapewnia lepsze, bardziej płaskie wykończenie.

— Oliver

Mogę tylko powiedzieć, że faktycznie ukończyli ENIG. Nie usunąłem jednak maski lutowniczej, ale to była dobra uwaga. Dziękuję

— Marmoz

Jeśli potrzebujesz tak dużej mocy chłodzenia, rozważ zastosowanie płytki z aluminiowym podłożem. To DUŻO przelotek termicznych, nie sądzę, że wiele sklepów prototypowych zrobi to bez dodatkowych opłat wiertniczych.

— Wyciskacz łasic
źródło

Ogólny komentarz na wypadek, gdyby komuś to pomogło: wiele miejsc wyznacza linię przy 35 wiertłach na cal kwadratowy.

— Anthony

Nie znałem wówczas aluminiowej płytki z podłożem. Ale w końcu się udało. Widziałem komercyjne płytki drukowane do wysokich prądów z tak wieloma przelotkami, więc pomyślałem, że to nie może zaszkodzić. Właściwie to nie wiem, czy naliczyli mi jakieś dodatkowe opłaty, nic nie mówią w ofercie ... ale to nie znaczy, że mnie nie obciążyli.

— Marmoz