大功率PCB設計注意事項

對于什么才是高功率PCB并沒有嚴格的定義。功率可由P = IV定義，高功率設計可能意味著電路由高電壓或高電流元素組成。問題是，要想將PCB視為“高功率”，電流和電壓的閾值必須是多少？
與其對參數進行嚴格的定義，不如按照正確的大功率PCB設計實踐，可能會發生的事情對大功率PCB進行分類更容易：發熱和電擊。
在電子產品中，大功率PCB通常傳導的電流超過幾安培。
可以在電路內引導30A電流的電動機驅動器被認為是高功率PCB。LED驅動器也是如此，它可以驅動成陣列配置的數百個LED。
讓我們討論使用大功率PCB時要考慮的一些事項。
大功率PCB設計布局注意事項

散熱管理對于大功率PCB設計很重要。
如果以與設計低功率PCB相同的方式設計高功率PCB，則將面臨一些麻煩。面對溫度升高，大多數組件的壽命往往會縮短。無法處理電流量的走線可能會斷裂，并且存在短路的危險，可能會損壞電源。
要創建安全，有效的大功率PCB，您必須考慮以下因素。
元件放置
通常，大功率PCB由產生過多熱量的組件組成。功率MOSFET，調節器和相關的無源組件會在流過大電流時產生大量熱量。
隨著電路板尺寸的減小，組件的放置方式和位置變得越來越重要。在現代設計中，您放置組件的位置決定了散熱的效率。優良作法是將發熱組件成組放置，并靠近板的邊緣。避免將功率MOSFET等組件靠近對溫度敏感的組件（如放大器和轉換器）放置。
熱管理
熱管理技術或缺乏熱管理技術可以決定大功率PCB設計的命運。當您處理MOSFET等高電流組件時，最好使用散熱器。
但是，PCB尺寸的減小可能會限制散熱器的空間。在這種情況下，您將需要利用諸如在MOSFET的散熱墊周圍澆注固態銅并創建一系列散熱孔以散發熱量的技術。
您可能還需要考慮主動散熱技術，例如為大功率組件安裝冷卻風扇或液體冷卻系統。
跡線尺寸
跡線尺寸對于那些承載大電流的器件而言至關重要。可以理解，PCB走線上的功率損耗會轉化為熱量；您可能希望通過使用較粗的跡線來避免這種情況。此外，如果走線無法處理額定電流，可能會導致發熱點和銅的物理損壞。
使用PCB走線計算器或參考IPC-2221中的圖表來確定額定電流的最小走線厚度。基于此，您可以增加走線寬度，也可以使用更粗的銅來增加走線厚度。另外，最好使大電流走線盡可能短，以最大程度地減小電阻。
在大功率PCB設計中添加安全功能

大功率PCB設計中用于短路保護的保險絲。
大功率PCB設計中的過熱問題確實存在。負載短路并從MOSFET或調節器吸收過多電流的危險也是如此。通過在設計中添加適當的安全功能來檢測這些類型的事件。
將溫度傳感器放置在發熱部件之間時會派上用場。當PCB溫度超過容許極限時，它會發出警報。為了進行短路保護，請在大電流輸出處放置保險絲，以確保當電流超過安全閾值時立即斷開連接。
在進行大功率PCB設計時，您將需要優質的PCB設計軟件。如果您使用的是OrCAD，那么您會發現，使用現有工具可以很容易地應用上述技術。
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