2025-09-19
أجهزة التشغيل هي العمود الفقري للطاقة في كل جهاز إلكتروني من آلة حاسبة بسيطة إلى آلة التصوير بالرنين المغناطيسي المنقذة للحياةلضمان كل مكون (شرائح صغيرة، أجهزة الاستشعار ، المحركات) يحصل على الجهد والتيار الدقيق الذي يحتاجه. يؤدي PCB مصمم بشكل سيء إلى ارتفاع درجة حرارة الجهاز أو فشله ، أو حتى مخاطر السلامة (على سبيل المثال ، الدوائر القصيرة).مع ظهور أجهزة عالية الطاقة مثل السيارات الكهربائية و خوادم مراكز البيانات، فهم أنواع و مكونات و قواعد التصميم لم تكن أكثر أهمية من أي وقت مضى. هذا الدليل يحطم كل ما تحتاج إلى معرفته لبناء موثوقة ،إمدادات الطاقة الكفؤة PCBs من اختيار النوع الصحيح إلى تحسين الإدارة الحرارية ومراقبة EMI.
المعلومات الرئيسية
1.اختر نوع PCB المناسب: PCBs الصلبة (46.5٪ من حصة السوق في 2024) من أجل القوة ، و PCBs المرنة للأجهزة القابلة للارتداء / الأجهزة الطبية ، و PCBs متعددة الطبقات لاحتياجات الطاقة العالية (مثل مراكز البيانات).
2.مسائل اختيار مصدر الطاقة: تتميز مصادر الطاقة الخطية في التطبيقات منخفضة الضوضاء ومنخفضة الطاقة (الأجهزة الصوتية / الطبية) ، في حين تقدم مصادر الطاقة ذات الوضع المفتوح (SMPS) كفاءة 70٪ إلى 95٪ للطاقة المدمجة ،الإلكترونيات عالية الطاقة (الهواتف الذكية)، الخوادم).
3مواصفات المكونات غير قابلة للتفاوض: استخدم المكثفات ذات ESR المنخفضة ، والمحفزات ذات التيار المشبوع العالي ، وموسفيتات ذات مقاومة منخفضة لتجنب الفشل.
4التصميم من أجل السلامة والكفاءة: اتبع IPC-2152 لسرعة الأثر، واستخدام الممرات الحرارية / صب النحاس لإدارة الحرارة، وإضافة مرشحات EMI (حبات الفيرريت، مرشحات بي) للحد من الضوضاء.
5الحماية من المخاطر: دمج حماية من الفولتشة الزائدة والتيار الزائد والحرارية لمنع الأضرار الناجمة عن ارتفاعات الطاقة أو ارتفاع درجة الحرارة.
ما هو PCB مصدر الطاقة؟
لوحة تحويل الطاقة هي لوحة دائرة مطبوعة متخصصة تقوم بإدارة الطاقة الكهربائية للأجهزة الإلكترونية. إنها لا "تقدم الطاقة" فقط ، بل تقوم بثلاثة وظائف حاسمة:
1تحويل الطاقة: يغير التيار المتردد (من منافذ الحائط) إلى التيار المتردد (بالنسبة للأجهزة الإلكترونية) أو يضبط الجهد المتردد (على سبيل المثال ، 12 فولت إلى 5 فولت للشريحة الدقيقة).
2التنظيم: يثبت الجهد / التيار لتجنب التقلبات التي تضر المكونات الحساسة.
3الحماية: تحمي الدوائر من الجهد الزائد أو التيار الزائد أو الدوائر القصيرة أو القطبية العكسية.
المكونات الأساسية لـ PCB إمدادات الطاقة
يعتمد كل بطاقات PCB الموفرة للطاقة على أجزاء رئيسية للعمل، كل منها له دور محدد في إدارة الطاقة:
| نوع المكون | الوظيفة | المواصفات الحاسمة |
|---|---|---|
| وحدات إمدادات الطاقة | تحويل / تنظيم الطاقة (على سبيل المثال ، بوك للخطوة إلى أسفل ، الزيادة للخطوة إلى أعلى). | الجهد الخارجي (على سبيل المثال 3.3V / 5V / 12V) ، التيار القياسي (على سبيل المثال 2A / 5A) ، الكفاءة (≥ 80٪). |
| المحولات | صعود / انخفاض الجهد المتردد؛ توفير العزل الكهربائي (الأمان). | نسبة الجهد (على سبيل المثال، 220V→12V) ، الطاقة القياسية (على سبيل المثال، 10W/50W) ، الجهد العزلي (≥2kV). |
| المصلحات | تحويل التيار المتردد إلى التيار المتردد (على سبيل المثال، محاكيات الجسر لتحويل الموجة الكاملة). | التيار المسموح به (على سبيل المثال 1A/10A) ، التوتر المسموح به (≥ 2x جهد المدخل). |
| مكثفات | طاقة متواصلة سلسة ، تصفية الضوضاء / التموج ، وتخزين الطاقة. | سعة (مثل 10μF/1000μF) ، وتشغيل الجهد القياسي (≥1.2x جهد العمل) ، وتقليل ESR. |
| محفزات | التحكم في تدفق التيار، تصفية التموج في SMPS، وتخزين الطاقة المغناطيسية. | الحد من الحرارة (مثل 1μH/100μH) ، تيار التشبع (أكثر من 1.5x الحد الأقصى للتيار). |
| منظمات الجهد | استقرار الجهد الخارجي (منظمات خطية للضوضاء المنخفضة ، التبديل للكفاءة). | معدل تحمل الجهد الخارجي (± 2٪) ، والجهد الخارجي (≤ 0.5V للخطية). |
| إدارة الحرارة | تبديد الحرارة (أحواض الحرارة، الممرات الحرارية، PCBs ذات النواة المعدنية). | التوصيل الحراري (على سبيل المثال النحاس: 401 W/m·K) ، حجم المستنقعات الحرارية (يتطابق مع فقدان الطاقة). |
| قمع الـ EMI | الحد من التداخلات الكهرومغناطيسية (حبات الفيرريت، الاختناق في الوضع المشترك). | نطاق التردد (مثل 100 كيلو هرتز 1 غيغاهرتز) ، المعوقة (≥ 100Ω في التردد المستهدف). |
لماذا مهمة PCBات إمدادات الطاقة
إن جهاز التشغيل هو الجزء الأكثر أهمية في أي جهاز إلكتروني، تصميمه يؤثر بشكل مباشر:
1السلامة: تسبب الألواح التي تم تصميمها بشكل سيء ارتفاع درجة الحرارة أو الحرائق أو الصدمات الكهربائية (على سبيل المثال ، يمكن أن يذوب مصدر الطاقة الخاطئ في الكمبيوتر المحمول المكونات الداخلية).
2الموثوقية: تقلبات الجهد أو الضوضاء يمكن أن تؤدي إلى تحطم الرقائق الحساسة (على سبيل المثال، فشل إمدادات الطاقة في جهاز مراقبة طبي يضع المرضى في خطر).
3الكفاءة: إن إمدادات الطاقة غير الفعالة تضيع الطاقة (على سبيل المثال ، فإن إمدادات خطية في خادم تضيع 40 ٪ من الطاقة كحرارة ، مما يزيد من تكاليف الكهرباء).
4الحجم: الأقراص المنسوجة على أساس SMPS هي أصغر بنسبة 50٪ إلى 70٪ من الأقراص الخطية، مما يتيح الأجهزة المدمجة مثل الهواتف الذكية أو الأجهزة القابلة للارتداء.
أنواع أقراص التشغيل: أيهما تختار؟
يتم تصنيف أقراص PCB الموفرة للطاقة حسب الهيكل (صلبة ومرنة) وعدد الطبقات (واحد الجانب ، متعددة الطبقات). كل نوع يخدم تطبيقات فريدة ،واختيار المناسب يمنع الإفراط في الهندسة أو الفشل المبكر.
1حسب الهيكل: صلبة، مرنة، صلبة-مرنة
| نوع PCB | الصفات الرئيسية | حصة السوق (2024) | أفضل التطبيقات |
|---|---|---|---|
| PCBات صلبة | صلبة (FR-4 الركيزة) ، قوة ميكانيكية عالية، سهلة التصنيع. | 46.5٪ (أكبر) | الخوادم، أجهزة الكمبيوتر المكتبية، الآلات الصناعية (الضرورة الاستقرار). |
| الـ PCB المرنة | رقيقة (الجزء السفلي من البوليميد) ، قابلة للثني، خفيفة الوزن. | النمو (8~10%) | أجهزة القيادة (الساعات الذكية) ، الأجهزة الطبية (المنظار) ، الهواتف القابلة للطي. |
| الـ (بي سي بي) الصلبة المرنة | الجمع بين الطبقات الصلبة والمرنة؛ قابلة للثني في أجزاء، مستقرة في أخرى. | أسرع نمو | الطيران (مكونات الأقمار الصناعية) ، السيارات (أجهزة الاستشعار على لوحة القيادة) ، الأدوات الطبية المحمولة. |
2.حسب عدد الطبقات: أحادي الجانب، مزدوج الجانب، متعدد الطبقات
| عدد الطبقات | الصفات الرئيسية | استخدام الحالات |
|---|---|---|
| من جانب واحد | النحاس على جانب واحد، بسيط، منخفض التكلفة. | مصادر الطاقة الأساسية (على سبيل المثال شاحنات الحاسبات) ، أجهزة طاقة منخفضة. |
| مزدوج الجانبين | النحاس على الجانبين، المزيد من المكونات، أفضل التوجيه. | الإلكترونيات الاستهلاكية (التلفزيون الذكي) ، أجهزة الاستشعار للسيارات، مصادر الطاقة المتوسطة. |
| متعدد الطبقات | 416+ طبقة (طائرات الطاقة / الأرض + طبقات الإشارة) ، كثافة عالية. | أجهزة عالية الطاقة (خوادم مراكز البيانات) ، السيارات الكهربائية، آلات التصوير بالرنين المغناطيسي الطبية. |
3رؤى السوق لعام 2024
أ.البرامج الالكترونية الصلبة: تهيمن بسبب انخفاض التكلفة وتنوعها المستخدم في 90٪ من مصادر الطاقة الصناعية.
ب.PCB متعددة الطبقات: أكبر قطاع إيرادات (52٪ من السوق) لأن الأجهزة عالية الطاقة تحتاج إلى طائرات طاقة / أرض منفصلة للحد من الضوضاء.
c. PCBs Rigid-Flex: النمو الأسرع (15~20% CAGR) مدفوعاً بالطلب على الأجهزة القابلة للارتداء والأجهزة الطبية.
نصيحة إيجابية: بالنسبة لمصادر الطاقة التي تزيد عن 50 واط، استخدم أقراص PCB متعددة الطبقات مع طائرات طاقة / أرضية مخصصة. هذا يقلل من العائق والحرارة بنسبة 30٪.
أنواع إمدادات الطاقة: خطية مقابل وضع التبديل
وحدة إمدادات الطاقة هي "قلب" للوحة الورقية. يختلف النوعان الرئيسيان من النوع الخطي ونوع التبديل من حيث الكفاءة والحجم والضوضاء ، لذلك فإن اختيار المناسب أمر بالغ الأهمية.
1مصادر الطاقة الخطية
مصادر الطاقة الخطية تستخدم محولًا لخفض فولتاج التيار المتردد ، ثم محول ومكثف لتحويله إلى متردد متردد. إنها بسيطة ولكنها غير فعالة ، حيث يتم إهدار الجهد الزائد كحرارة.
إيجابيات وسلبيات
| إيجابيات | السلبيات |
|---|---|
| ضجيج منخفض للغاية (مثالي للأجهزة الإلكترونية الحساسة). | انخفاض الكفاءة (30-60%) ̇ يضيع الطاقة كحرارة. |
| تصميم بسيط (عدد قليل من المكونات ، سهلة الإصلاح). | الكبيرة / الثقيلة (تحتاج إلى محولات كبيرة / مخزونات الحرارة). |
| تكلفة منخفضة لتطبيقات الطاقة المنخفضة (< 50 واط). | فقط تخفض الجهد (لا يمكن زيادة) |
| إنتاج ثابت (أقل موجة). | الجهد الخارجي الوحيد (بدون مرونة). |
أفضل التطبيقات
أ.المعدات الصوتية: الميكروفونات والمضخات (الضوضاء تدمر جودة الصوت).
الأجهزة الطبية: أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، أجهزة قياس ضغط الدم (الضوضاء تعطل القياسات).
أجهزة المختبر: أجهزة التذبذب، مولدات الإشارات (تحتاج إلى طاقة ثابتة للقراءات الدقيقة).
2إمدادات الطاقة ذات الوضع التبديلي (SMPS)
يستخدم SMPS MOSFETs سريعة التبديل (10kHz 1MHz) لتحويل الطاقة.إنه يخزن الطاقة في المحفزات / المكثفات ويطلقها في انفجارات خاضعة للرقابة وهذا يجعلها 70 ٪ 95٪ فعالة وأصغر بكثير من الإمدادات الخطية.
إيجابيات وسلبيات
| إيجابيات | السلبيات |
|---|---|
| كفاءة عالية (70٪ إلى 95٪) حرارة منخفضة | ضجيج أعلى (يحتاج فلاتر EMI). |
| صغير / خفيف (يستخدم محولات صغيرة). | تصميم معقد (مزيد من المكونات). |
| مرنة (تصل إلى الجهد / انخفاضه). | تكلفة أولية أعلى (مقابل خطية للطاقة المنخفضة). |
| عدة جهود خروجيّة (مثل 3.3 فولت + 5 فولت). | يحتاج إلى إدارة حرارية دقيقة (تحويل MOSFETs يحترق). |
طوبولوجيات SMPS الشائعة (التصاميم)
يستخدم SMPS تصاميم دوائر مختلفة ("طوبولوجيات") لاحتياجات محددة:
| الطوبولوجيا | كيف يعمل | الأفضل ل |
|---|---|---|
| (باك) | تخفض الجهد المتردد (على سبيل المثال 12V→5V). | أجهزة عالية الطاقة (أجهزة الكمبيوتر المحمولة، الخوادم) التي تحتاج إلى تخفيض فعال. |
| دعم | يرفع الجهد المتردد (مثل 3.7V→5V). | أجهزة تعمل بالبطاريات (الهواتف الذكية) ذات الجهد الدخالي المنخفض. |
| (باك بوست) | تصاعد / انخفاض الجهد (المخرج معاكس). | أجهزة محمولة (فانوس) مع تغيير فولتاج البطارية. |
| العودة | معزول (يستخدم المحول) ، مع خروجات متعددة. | إمدادات معزولة منخفضة الطاقة (شواحن الهواتف وأجهزة استشعار إنترنت الأشياء). |
| شركة ريزونانت | خسارة التبديل المنخفضة؛ مجموعة واسعة من المدخلات. | أجهزة عالية الطاقة (شاحنات السيارات الكهربائية، مراكز البيانات) |
أفضل التطبيقات
أ - الإلكترونيات الاستهلاكية: الهواتف الذكية والتلفزيونات وأجهزة الكمبيوتر المحمولة (الاحتياجات صغيرة وكفاءة الطاقة).
ب. مراكز البيانات: الخوادم، الموجات (الفعالية العالية تقلل من تكاليف الكهرباء).
السيارات: السيارات الكهربائية، أنظمة ADAS (مخرجات متعددة للمستشعرات / المحركات).
3الخطية مقابل SMPS: مقارنة رأس لرأس
| الجانب | إمدادات الطاقة الخطية | إمدادات الطاقة في وضع التبديل (SMPS) |
|---|---|---|
| الكفاءة | 30~60% | 70 ٪ 95٪ |
| الحجم/الوزن | أكبر بـ2×3 أضعاف/أثقل | ضيق (يتسع في الهواتف الذكية) |
| الضوضاء | موجة < 10mV (صامتة للغاية) | 50~100mV (يحتاج إلى تصفية) |
| التكلفة (طاقة منخفضة < 50 واط) | خمسة دولارات و عشرين دولاراً (رخيصة) | 10$30$ (أكثر تكلفة) |
| التكلفة (طاقة عالية > 100 واط) | 50$~200$ (محولات باهظة الثمن) | 30$100$ (أرخص في الحجم) |
| إدارة الحرارة | يحتاج إلى مكنسات حرارة كبيرة | يحتاج إلى قنوات حرارية / مخزونات حرارة (أقل ضخامة) |
الاعتبارات الرئيسية للتصميم لـ PCBات إمدادات الطاقة
لا يتعلق برنامج التزويد الكهربائي الكبير بالعناصر فقط بل يتعلق بالتخطيط والإدارة الحرارية والحماية. فيما يلي قواعد التصميم غير القابلة للتفاوض.
1التخطيط: تقليل الضوضاء والمقاومة
المخططات السيئة تسبب الضوضاء، والسخونة الزائدة، وانخفاضات في الجهد الكهربائي. اتبع هذه القواعد:
a. أثر الطاقة القصير والواسع: استخدم IPC-2152 لحساب عرض العلامة للتيار 5A ، يجب أن يكون العلامة النحاسية 2 أوقية عرضها 3 ملم (مقارنة بـ 6 ملم للنحاس 1 أوقية).
ب. طائرات الطاقة / الأرض المنفصلة: طائرات الطاقة المخصصة (لـ 12V / 5V) والطائرات الأرضية تقلل من العائق ◄ تبقيها مجاورة (مادة كهربائية مائلة 0,1 ملم) لإنشاء سعة طبيعية (تصفية الضوضاء).
(ج) وضع المكونات بشكل استراتيجي:
ضع مكثفات المدخلات (الكهربائيات الكبيرة) بالقرب من رابط الطاقة لتسوية موجة التيار المتردد.
وضع مكثفات فك الارتباط (0.1μF) في حدود 2mm من دبوس طاقة IC لحجب الضوضاء عالية التردد.
مجموعة المكونات الساخنة (MOSFETs ، المنظمين) معًا لتبديد الحرارة بشكل أفضل.
تجنب حلقات الأرض: استخدم نقطة أرضية واحدة ("أرضية النجوم") للدوائر التناظرية والرقمية. هذا يمنع التيار من التدفق عبر آثار التناظرية الحساسة.
2عرض العلامة والسمك النحاس
يحدد عرض المسار مقدار التيار الذي يمكن أن يحمله PCB دون ارتفاع درجة الحرارة. استخدم إرشادات IPC-2152 أو الآلات الحاسبة عبر الإنترنت (على سبيل المثال ، مجموعة أدوات PCB) لتعقب الحجم:
| التيار (أ) | عرض الأثر (1 أوقية من النحاس، ارتفاع 30 درجة مئوية) | عرض الأثر (2 أوقية من النحاس، ارتفاع 30 درجة مئوية) |
|---|---|---|
| 1A | 0.8ملم | 0.4ملم |
| 3A | 2.0 ملم | 1.0 ملم |
| 5A | 3.2ملم | 1.6ملم |
| 10A | 6.4ملم | 3.2ملم |
a.سمك النحاس: 2 أوقية من النحاس (70 ميكرو مترا) أفضل من 1 أوقية (35 ميكرو مترا) لمصادر الطاقة إنه يقلل من المقاومة بنسبة 50 ٪ ويتعامل مع المزيد من الحرارة. بالنسبة لتصاميم الطاقة العالية (> 20A) ، استخدم 3 أوقية من النحاس (105 ميكرو مترا).
ب.الممرات الحرارية: إضافة 4 ′′ 6 الممرات الحرارية (0.3 ملم ثقب) تحت المكونات الساخنة (على سبيل المثال، MOSFETs) لنقل الحرارة إلى الطائرة الأرضية. هذا يقلل من درجة حرارة المكون بنسبة 20 ′′ 30 °C.
3إدارة الحرارة: أوقف الحرارة الزائدة
الحرارة هي السبب الرئيسي لفشل إمدادات الكهرباء، فكل زيادة في درجة الحرارة تبلغ 10 درجات مئوية تضع نصف عمر المكونات. استخدم هذه الاستراتيجيات:
اختيار المواد:
بالنسبة للطاقة المنخفضة (≤ 50W): FR-4 (رخيص ، سهل التصنيع).
بالنسبة للطاقة العالية (> 50 واط): أقراص PCB ذات نواة معدنية (ألومنيوم/نحاس) ذات توصيل حراري أعلى بـ 50-100 مرة من FR-4.
مادة الواجهة الحرارية (TIM): استخدم تغيير المرحلة TIM (2.23 W/m·K) بين أجهزة غسيل الحرارة والمكونات أفضل من المعجون الحراري لضمان الموثوقية على المدى الطويل.
b.مُسْتَسْقِي الحرارة: قم بتوصيل مُسْتَسْقِي الحرارة من الألومنيوم إلى MOSFETs والمنظمين تحديد حجمها بناءً على فقدان الطاقة (على سبيل المثال، يتطلب مكون 10W مُسْتَسْقِي حرارة 50mm × 50mm).
تدفق الهواء: اترك فجوات تبلغ 2 ∼ 3 ملم بين المكونات الساخنة للسماح بتداول الهواء ∼ للأجهزة المغلقة (مثل أجهزة خدمة الخادم) ، أضف مروحة لدفع الهواء فوق مخزونات الحرارة.
d.Simulation: استخدام أدوات مثل Ansys Icepak لنمذجة تدفق الحرارة، هذا يجد النقاط الساخنة (على سبيل المثال، منطقة MOSFET مزدحمة) قبل صنع النماذج الأولية.
4التحكم في إم إيه: تقليل الضوضاء
SMPS يولد تداخلات كهرومغناطيسية (EMI) يمكن أن تعطل الإلكترونيات الأخرى (على سبيل المثال ، يمكن أن يسبب مصدر الطاقة في جهاز توجيه انقطاع Wi-Fi). إصلاح هذا مع:
حلقات التبديل الصغيرة: الحفاظ على مساحة دائرة التبديل (MOSFET + محفز + مكثف) صغيرة قدر الإمكان. هذا يقلل من EMI المشع بنسبة 40٪.
b.مرشحات EMI:
مرشحات Pi: ضعها عند المدخل (AC أو DC) لتصفية ضوضاء الوضع التفاضلي (استخدم مكثف + محفز + مكثف).
الاختناق في الوضع المشترك: إضافة إلى كابلات المدخلات والمخرجات لمنع الضوضاء في الوضع المشترك (على سبيل المثال، الضوضاء من شبكة الكهرباء).
حبات الفيريت: وضع آثار إشارة بالقرب من ICs لاستيعاب الضوضاء عالية التردد (100kHz -1GHz).
c. الحماية: استخدم شريط النحاس أو العلب المعدنية لحماية المناطق الحساسة (على سبيل المثال، MOSFETs التبديل) هذا يخلق قفص فاراداي الذي يحتجز EMI.
مكثفات d.Y: توصيل بين الأراضي الأولية والثانوية لتحويل ضوضاء الوضع المشترك إلى مكثفات الأرضية المخصصة لـ 250 فولت AC (معيار السلامة).
5ميزات الحماية: تجنب المخاطر
إضافة هذه الحماية لمنع الأضرار الناجمة عن ارتفاعات الطاقة، والدائرة القصيرة، أو خطأ المستخدم:
a. حماية من الإفراط في الجهد (OVP): استخدم الديود زينر أو الدائرة اليدوية لتقصير التزويد إذا تجاوز الجهد 1.2x القيمة المسجلة (على سبيل المثال ، يؤدي إمداد 12 فولت إلى OVP عند 14.4 فولت).
حماية من التيار الزائد (OCP): استخدم فيوز (1.5x الحد الأقصى للتيار) أو eFuse (يمكن إعادة تعيينه) لقطع الطاقة إذا كان التيار مرتفعًا جدًا. eFuses أفضل للأجهزة القابلة لإعادة الاستخدام (مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة).
حماية القطبية العكسية: إضافة MOSFET في سلسلة مع المدخل إذا قام المستخدم بتوصيل الطاقة إلى الوراء ، يتم إيقاف تشغيل MOSFET ، مما يمنع التلف.
التوقف الحراري: استخدم جهاز استشعار درجة الحرارة (على سبيل المثال ، NTC thermistor) لإيقاف التزويد إذا تجاوزت درجة الحرارة 85 °C الحرجة للأجهزة المغلقة (على سبيل المثال ، محاور المنازل الذكية).
حماية ESD: إضافة ثنائيات TVS (مكابح الجهد العابر) على دبوس المدخلات / المخرجات لتثبيت أشرطة ESD (على سبيل المثال ، من لمسة المستخدم) إلى مستويات آمنة.
معايير IPC لمواد PCB الموفرة للطاقة
اتبع معايير IPC التالية لضمان السلامة والموثوقية والقدرة على التصنيع:
| معيار IPC | الغرض | لماذا تهم مصادر الطاقة |
|---|---|---|
| IPC-2152 | يحدد القدرة على تحمل التيار (سمك النحاس والعرض). | يمنع آثار الإفراط في الحرارة / الحريق |
| IPC-2221 | قواعد تصميم PCB العامة (أحجام العلب ، عبر المسافة). | يضمن أن المكونات تناسب وتتصل بشكل صحيح. |
| IPC-A-600 | معايير المقبولية لـ PCBs العارية (لا شقوق ، طبقة مناسبة). | يتجنب الألواح المعيبة (على سبيل المثال، آثار النحاس الرقيقة). |
| IPC-6012 | مؤهلات لـ PCBs الصلبة (المقاومة الحرارية ، المقاومة الكهربائية). | يضمن أن الـ (بي سي بي) تتعامل مع الطاقة والحرارة العالية |
| IPC-4761 | مبادئ توجيهية للحماية عن طريق (قناع اللحام ، ملء). | يمنع عن طريق الشقوق تحت الضغط الحراري. |
مثال: يجب أن يتبع PCB إمدادات الطاقة 10A IPC-2152 لاستخدام 3.2mm واسعة 2 أوقية من النحاس تعقب هذا يضمن أن تعقب لا يزيد من درجة الحرارة (≤30 درجة مئوية ارتفاع) أثناء التشغيل.
الأسئلة الشائعة
1متى يجب أن أستخدم مصدر طاقة خطي بدلاً من SMPS؟
استخدام مصادر خطية لتطبيقات ذات طاقة منخفضة (< 50 واط) ، حساسة للضوضاء (مثل مكبرات الصوت، وأجهزة الرصد الطبية).الخوادم) حيث الكفاءة والحجم.
2كيف يمكنني حساب عرض المسار الصحيح لمصدر الطاقة الخاص بي؟
استخدم إرشادات IPC-2152 أو الآلات الحاسبة عبر الإنترنت (مثل مجموعة أدوات PCB). سيقوم الجهاز بإعطاء عرض العلامة المطلوب ، والتيار المدخل وسماكة النحاس وارتفاع الحرارة القصوى (30 درجة مئوية هو القياسية).مثلاً، 5A مع 2 أوقية من النحاس يحتاج إلى آثار 1.6 مليمتر واسعة.
3ما هي أفضل طريقة للحد من EMI في SMPS PCB؟
a.حافظ على حلقات التبديل صغيرة (MOSFET + محفز + مكثف).
ب. أضف فلتر بي في المدخل وخنق الوضع المشترك على الكابلات.
c.استخدم درع معدني حول مكونات التبديل.
د.وضع مكثفات Y بين الأساسية والثانوية.
4لماذا توفير الطاقة الـ (بي سي بي) يحتاج إلى الممرات الحرارية؟
تنقل الممرات الحرارية الحرارة من المكونات الساخنة (مثل MOSFETs) إلى الطائرة الأرضية ، والتي تعمل كمغسل حرارة. هذا يقلل من درجة حرارة المكونات بمقدار 20 ٪ 30 ° C ، مما يضاعف عمرها.
5ما هي ميزات الحماية غير قابلة للتفاوض لـ PCB إمدادات الطاقة؟
a.حماية الإفراط في الجهد (OVP): يمنع ارتفاعات في الجهد من تدمير المكونات.
حماية التيار الزائد (OCP): يمنع الدوائر القصيرة من التسبب في الحرائق.
(ج) الإيقاف الحراري: يمنع زيادة درجة حرارة الأجهزة المغلقة.
حماية القطبية العكسية: تتجنب الأضرار الناجمة عن اتصال الكهرباء غير الصحيح.
الاستنتاج
أجهزة التشغيل هي الأبطال غير المشهورين في الإلكترونيات، فهي تحافظ على أجهزة آمنة وفعالة وموثوقة. مفتاح النجاح هو اختيار النوع الصحيح (صلب للاستقرار، مرن للاستعمالات القابلة للارتداء).إمدادات الطاقة (خطية للضوضاء المنخفضة)، SMPS للكفاءة) ، ووفقًا لقواعد التصميم الصارمة (عرض المسار ، الإدارة الحرارية ، التحكم في EMI).
من خلال إعطاء الأولوية لمعايير IPC، واستخدام مكونات عالية الجودة (مكثفات ESR منخفضة، محفزات تشبع عالية) ، وإضافة ميزات حماية، سوف تصنع PCBs إمدادات الطاقة التي تستمر لسنوات.سواء كنت تصمم شاحن هاتف 5W أو 500W الخادم PSU، تطبق المبادئ الواردة في هذا الدليل، والتركيز على السلامة والكفاءة والقدرة على التصنيع.
مع تزايد قوة الالكترونيات (مثل السيارات الكهربائية وخوادم الذكاء الاصطناعي) ، ستزداد أهمية أقراص PCB الموفرة للطاقة.و إهدار الطاقة لاحقاًتذكّر: إنّ مصدر الطاقة الـ"بي سي بي" الرائع لا يُقدّم الطاقة فحسب، بل يُقدّم الراحة العقلية.
أرسل استفسارك مباشرة إلينا
