Ocieplenie PCB w środowisku o niskiej temperaturze

Muszę opracować obwód mikrokontrolera, który będzie działał w niskich temperaturach (tak niskich jak -60 ° C). Chcę podgrzewać płytkę FR4 PCB, dopóki nie osiągnie komercyjnego zakresu temperatur powyżej -40 ° C. Znalazłem grzejniki Flexi do podgrzewania PCB. Jakie inne opcje mam? Czy można zastosować warstwę PCB jako grzejnika? Nie mogłem znaleźć żadnych informacji na temat używania warstwy jako grzejnika.

Byłbym skłonny używać śladów na lub na płytce drukowanej jako bezpośredniego grzejnika, jak sugerujesz. Oczywiście zacznij od izolacji płyty tak mocno, jak to możliwe, aby zminimalizować energię wymaganą do utrzymania temperatury. Zwróć szczególną uwagę na zewnętrzne połączenia elektryczne, które mogą być również dobrymi przewodnikami ciepła. Dodatkowe odcinki drutu zakopane w izolacji bardzo pomogą.

Umieściłem ślad (y) głównie wokół krawędzi płyty, ogólnie utrzymując je z dala od innych elementów wytwarzających ciepło, aby utrzymać gradienty temperatury na całej płycie do minimum. Zaprojektowałbym bieżące źródło, które ma sprzężenie zwrotne temperatury do napędzania śladu, z ustawieniem „maksymalnego”, które gwarantuje, że go nie wypali.

Znalezione grzejniki Flexi zasadniczo robią to samo, ale prawdopodobnie uważają dane aplikacji za zastrzeżone. Musisz sam wypracować szczegóły; rzeczy takie jak szerokości i grubości śladu, poziomy prądu i wzrost temperatury, w oparciu o podstawową oporność miedzi, która wynosi 1,68 × 10 ^-8 Ω-m @ 20 ° C.

Musiałem zaprojektować demodulator danych odbiornika radiowego 400 MHz, który mógłby usiąść w temperaturze -60 ° C, i umieściłem wiązkę rezystorów montowanych powierzchniowo w układzie matrycy pod płytką drukowaną na dolnej ścieżce (płytka 4-warstwowa). Matryca oznaczała, że ​​jeśli jeden rezystor ulegnie awarii, nie zabije to całego pomysłu na grzejnik.

Użyłem czujnika temperatury do sterowania ogrzewaniem i w okolicach +10 ° C wyłączyło się, ponieważ ten sam moduł mógł również siedzieć w cieple pieczenia przez cały dzień. Jedynym problemem, który miał początkowo urządzenie, było ponowne nagrzanie do 0 ° C - na płytce drukowanej skropliła się para wodna i przez 5 minut radio nie działało zgodnie z oczekiwaniami. Zostało to utwardzone poprzez selektywne lakierowanie wrażliwych obszarów PCB.

Nadal było kilka zauważalnych usterek, gdy wzrósł do 0 ° C, ale były one bardzo krótkotrwałe. Jednostka została zaprojektowana dla komórki testowej silnika lotniczego - nie jest to miłe miejsce, gdy silnik jest włączony! Odbiornik radiowy zbierał dane z silnika.