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Machtverteilung PCB

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Was ist ein Stromverteilungsnetz in PCB?

Das PDN besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten: Widerstand, Induktivität und Kapazität innerhalb der Leiterplatte Komponenten.

Das Ziel besteht darin, dass das Design Rauschen von Spitzen oder Leistungslücken minimiert und die Gesamtimpedanz des PDN niedrig hält.

Stromverteilungsnetz
Netzteilplatine

Wie überprüfe ich meine Netzteilplatine?

Wenn die Komponenten gut aussehen, müssen Sie die Platine einschalten.

Messen Sie die Spannung der Stromschienen mit dem Multimeter. Sowohl der Eingang als auch der Ausgang des Spannungsreglers müssen die erwarteten Werte anzeigen. Überprüfen Sie die Sicherung, wenn die am Spannungsregler gemessene Eingangsspannung 0 V beträgt.

Was sind Stromversorgungsschaltungen?

Ein Netzteil ist ein elektrisches Gerät, das eine elektrische Last mit elektrischem Strom versorgt.

Der Ein- und Ausgang sind normalerweise festverdrahtete Schaltungsverbindungen, obwohl einige Netzteile eine drahtlose Energieübertragung verwenden, um ihre Lasten ohne Kabelverbindungen mit Strom zu versorgen.

Stromversorgungskreise

Als führender Hersteller und Lieferant in China bietet Venture eine breite Palette hochwertiger Stromverteilungs-Leiterplatten zusammen mit unserem hervorragenden Kundendienst und technischen Support.

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Als professioneller Hersteller sind wir Experten für die meisten Stromverteilungs-Leiterplatten wie:

  • Stromverteiler mit ESC-Ausgang
  • Stromverteiler für RC-Drohnen-FPV-Rennen
  • Stromverteiler mit BEC-Ausgang
  • Stromverteilerplatine ESC-Anschlussplatte
  • Stromverteilung Sicherungshalter Modulplatine

Venture Power Distribution PCBs sind in verschiedenen Typen und Größen erhältlich, basierend auf wettbewerbsfähigen Preisen. Wir können Venture-Leiterplatten für die Stromverteilung in verschiedene Länder auf der ganzen Welt liefern.

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Power Distribution PCB: Der ultimative FAQ-Leitfaden

Power-Distribution-PCB-The-Ultimate-FAQ-Guide

Im heutigen Ratgeber zeige ich Ihnen, worauf Sie beim Kauf einer Stromverteilungsplatine achten sollten.

Tatsächlich erfahren Sie mehr über das beste Material, die PCB-Spezifikation und die Designanforderungen, um nur einige zu nennen.

Wenn Sie also ein Experte für Stromverteilungs-Leiterplatten werden möchten, lesen Sie diesen Leitfaden.

Was ist eine Stromverteilungsplatine?

Eine Stromverteilungs-PCB ist eine Schaltungsformation, mit der Sie die Leistung von einer Quelle in Ihr Gerät regulieren können.

Die Stromverteilungsplatine wandelt Wechselstrom von einer Steckdose in rauscharmen Gleichstrom um, den Sie in Geräten wie Computern verwenden können.

Bei der Verwendung von Elektronik mit hohem Stromverbrauch können Leistungs- und Signalintegritätsprobleme auf Ihrer Stromverteilungs-Leiterplatte ein Problem darstellen.

Folglich können diese Probleme, wenn sie nicht gehandhabt werden, die Leistung Ihrer Stromverteilungs-PCB beeinträchtigen.

Indem Sie diese Probleme beim Design Ihrer Stromverteilungs-Leiterplatte berücksichtigen, mindern Sie die denkbaren Herausforderungen.

Sie können eine Stromverteilungs-Leiterplatte so einrichten, dass sie Integritätsproblemen standhält, indem Sie die Komponenten anordnen und Ihre Schichten stapeln.

Stromverteilungsplatine

Stromverteilungsplatine

Welche Faktoren berücksichtigen Sie beim Entwerfen einer Stromverteilungs-Leiterplatte?

Beim Entwerfen einer Stromverteilungs-Leiterplatte ist es wichtig, die folgenden Faktoren zu berücksichtigen:

Auswahl eines Reglers

Im Ausgang von Schalt- und Linearreglern ist das Vorhandensein von Rauschen unvermeidlich, obwohl die Rauscheigenschaften im weiteren Verlauf der Schaltung variieren.

Sie werden feststellen, dass ein linearer Regler weniger Geräusche erzeugt, jedoch bei großer Wärmeverschwendung ineffizient ist.

Im Gegensatz dazu ersetzt ein Schaltregler das Schaltrauschen am Ausgang durch die Welligkeit am Eingang.

Das Modifizieren des Arbeitszyklus des PWM-Signals macht jedoch die Steuerung der Ausgangsspannung von einem Schaltregler einfach.

Wärmemanagement

Aus diskreten Bauelementen mit Hochstromversorgung müssen Sie die benötigte Stromverteilungsschaltung aufbauen.

Dies liegt daran, dass die Größe des Systems normalerweise zu groß ist, um in ein normales IC-Gehäuse zu passen.

Daher müssen Sie das Wärmemanagement für alle ICs auf der Stromverteilungsplatine berücksichtigen.

Wenn Sie Strom von einer Wandsteckdose in Gleichstrom umwandeln, können Sie einen Lüfter am Gehäuse montieren und ihn mit dem Wechselstrom-Eingangssignal versorgen.

Umgehung und Entkopplung

Sie stellen fest, dass ein gleichzeitiges Umschalten einer großen Anzahl von ICs Bitratenprobleme verursachen kann.

Sie stellen fest, dass dies die von den Komponenten empfangene Leistung und die Potenzialdifferenz zwischen den EIN- und AUS-Zuständen der digitalen Signale beeinflusst.

Die Spannungsdifferenz zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand ist bei ICs mit niedrigerer Versorgungsspannung kleiner, daher sind sie anfälliger.

Durch den Entwurf eines Entkopplungsnetzwerks und die Auswahl von Bypass-Kondensatoren zwischen den Erdungs- und Stromversorgungspins eines ICs können diese Probleme behoben werden.

Sie verwenden Bypass-Kondensatoren, um Schwankungen im Massepotential zu kompensieren, die durch das gleichzeitige Schalten mehrerer ICs verursacht werden.

Wenn ICs auf dem Bus schalten, verwenden Sie in ähnlicher Weise ein Entkopplungsnetzwerk, um transiente Schwingungen im Leistungsbus zu verhindern.

EMI-Filterung

Sie finden nachgeschaltete Komponenten und leitungsgebundene EMI, die durch die Rauschausgabe eines Reglers oder einer unkontrollierten Stromquelle beeinflusst werden.

Der Ausgangspegel solcher Komponenten kann auf dem Strombus starkem Rauschen unterliegen.

Sie sollten in diesem Szenario leitungsgebundene EMI aus dem Ausgang der Stromverteilungs-PCB herausfiltern.

Durch die Filterung können Sie diese höherfrequenten Komponenten aus dem Ausgang der Stromverteilungsplatine entfernen.

Abschirm- und Schaltregler

Sie stellen fest, dass Schaltregler EMI erzeugen, die in nachgeschalteten Schaltungen, insbesondere analogen Komponenten, verheerende Schäden anrichten können.

Wenn sie sich nicht extrem nahe an empfindlichen Komponenten befinden, werden Low-Level-Schaltregler wahrscheinlich keine großen Schwierigkeiten verursachen.

Wo Sie eine Stromversorgung mit hohem Ausgangsstrom haben, können Sie unfreiwilliges Schalten in benachbarten digitalen Schaltungen oder Rauschspitzen in analogen Schaltungen erzeugen.

Sie stellen fest, dass dies zu einer transienten Reaktion in der nahe gelegenen Schaltung führt.

Nutzen Sie die Abschirmung, die die Masseflächen Ihres Schichtstapels bieten, um empfindliche Komponenten weit entfernt vom Schaltregler zu platzieren.

Wenn sich empfindliche Komponenten in der Nähe des Schaltreglers befinden, müssen Sie sie möglicherweise schützen, um gestrahlte EMI zu verhindern.

Verwenden von Boden- und Stromversorgungsebenen

Masse- und Stromversorgungsebenen sind Stromübertragungskanäle mit niedriger Impedanz.

Um Strom zu verteilen, EMI zu begrenzen, Übersprechen zu minimieren und Spannungsabfälle zu reduzieren, benötigt eine Stromverteilungs-PCB unabhängige Erdungsebenen.

Die Stromversorgungsebenen sind für die Stromversorgung der erforderlichen Teile der Stromverteilungsplatine verantwortlich.

Sie behandeln das Erdungsnetzwerk während des Designprozesses der Stromverteilungsplatine individuell.

Zusätzlich weisen Sie eine oder mehrere Lagen einer Multilayer-Leiterplatte für Masse- und Stromversorgungsebenen zu.

Sie können auch Interferenzen und Übersprechen reduzieren, indem Sie Masseebenen zwischen zwei aktive Signalschichten legen.

Frequenzwiedergabe

Wenn Sie Stromverteilungskreise plötzlich füllen (dh von null auf voll), fällt die Ausgangsspannung kurz ab, bevor sie wieder normal wird.

Sie können feststellen, dass die Spannung unter bestimmten Umständen kurz vor der Rückkehr zum Normalzustand oszillieren kann.

Möglicherweise müssen Sie den Ausgang und den Kompensationskondensator abstimmen, wenn die Schwingungen die Auslegungsgrenzen überschreiten. Sie können Überschwingen und Oszillationen beobachten, die durch plötzliches Entleeren des Reglers verursacht werden.

Power Integrity

Als Konstrukteur von Stromverteilungs-Leiterplatten müssen Sie sicherstellen, dass das Stromverteilungsdesign stromintakt ist.

Sie bezeichnen die Qualität der Leistung, die Sie an einen Stromverteilungskreis liefern, als Leistungsintegrität.

Es ist die Messung der Effizienz der Leistungsübertragung von der Quelle eines Systems zu einer Last.

Darüber hinaus stellt es sicher, dass Sie alle Schaltkreise und Geräte mit ausreichend Strom versorgen, um die gewünschte Leistung des Schaltkreises zu erreichen.

Sie können eine höhere Leistungsintegrität erreichen, indem Sie eine rauscharme Leistungsverteilungs-Leiterplatte verwenden.

Es gibt Simulationstools, die Sie verwenden können, um die Leistungsqualität einer Schaltung abzuschätzen, wie z. B. Spannungsabfall und Platzierung der Entkopplungskondensatoren.

Wie wird eine Stromverteilungsplatine portioniert?

24V 12V Stromverteilungsplatine

24V 12V Stromverteilungsplatine

Beim Entwerfen einer Stromverteilungs-Leiterplatte müssen Sie die Anforderungen für Ihre Schaltung und ihre Spezifikation klar angeben.

Folglich finden Sie folgende Aufteilung der Stromverteilungsplatine zwingend:

Eingangs- und Ausgangsfilter

Die lauten oder ungeregelten Versorgungsleitungen der Schaltung schließen Sie in den Eingangs- und Filtersektionen an.

Daher müssen Sie die Kondensatoren des Eingangsfilters gleichmäßig zwischen dem Eingangsanschluss und der Treiberschaltung positionieren.

Beim Anschluss des Eingangsteils an die Treiberschaltung ist es wichtig, eine Verbindung mit kurzer Länge zu wählen.

Treiberschaltung und Steuerschaltung

Der Treiber besteht meist aus einem internen Metalloxid-Halbleiter-FET.

Sie können auch die Umschaltung verwenden MOSFET manchmal durch externe Verbindung.

Sie schalten die Schaltleitung ständig mit sehr hoher Frequenz ein und aus, was zu einer extrem lauten Versorgungsleitung führt.

Sie müssen diesen Abschnitt von den restlichen Verbindungen trennen.

Denken Sie auch daran, Rückkopplungs- oder Erfassungsleitungen so kurz wie möglich zu halten, um Rauschkopplungen zu vermeiden.

Sie müssen diese Leitungen von Strom-, Schalt- und anderen potenziell rauschbehafteten Leitungen isolieren.

Sie können auch eine Treiberschaltung haben, die eine Vielzahl von Komponenten wie Kondensatoren und RC-Filter enthält.

Diese Komponenten steuern die Funktionen der Treiberschaltung und erfordern eine enge Positionierung über dem Treiber.

Schaltinduktivitäten Und Transformer

Nach kräftigen Kondensatoren stellen Sie fest, dass die Schaltspule die größte verfügbare Komponente auf einer Stromverteilungsplatine ist.

Sie sollten eine Signalführung zwischen den Leistungs- und Filterinduktivitätspads vermeiden.

Wann immer Sie Transformatoren in einer Stromverteilungs-Leiterplatte verwenden, verwenden Sie sie außerdem, um den Eingang vom Ausgang zu isolieren.

Sie benötigen genügend Platz zwischen den primären und sekundären Pads, während eine Frässchicht als PCB-Trennung das Kriechen erhöht.

Ausgangsbrücke und Filtersektion

Die Ausgangsbrücke ist eine Schottky-Diode mit hohem Strom, die Wärme basierend auf dem Laststrom abführt. Kühlkörper für Stromverteilungs-Leiterplatten, die Sie intern auf der Kupferebene konstruiert haben, sind in einigen Fällen erforderlich.

Die Effizienz des Kühlkörpers hängt von der Kupferfläche und der Dicke der Leiterplatte ab.

Je größer die Dicke, desto besser die thermische Verbindung und desto kleiner die Kühlkörperfläche der Leiterplatte.

Wenn die Leiterplatte eine Doppelschicht mit einem begrenzten beheizten Raum ist.

Sie können beide Seiten der Kupferebene verwenden. Folglich können Sie die beiden Seiten mit Common verbinden thermische Vias.

Durchkontaktierungen auf der Leiterplatte

Durchkontaktierungen auf der Leiterplatte

Welche Arten von Stromverteilungs-Leiterplatten sind verfügbar?

Sie finden drei gängige Arten von Stromverteilungs-Leiterplatten; Ungeregelt, linear geregelt und schaltend.

Eine vierte, ripple-geregelte, ist eine Kombination aus ungeregelten und schaltenden Leistungsverteilungs-PCB-Typen.

Unreguliert

Sie finden, die einfachste Basisstromversorgung ist eine ungeregelte Stromversorgung, die aus einem Gleichrichter, einem Transformator und einem Tiefpassfilter besteht.

Diese Netzteile enthalten in der Regel zusätzlich zur DC-Leistung eine übermäßige Brummspannung und AC-bezogenes Rauschen.

Wenn sich die Eingangsspannung ändert, ändert sich die Ausgangsspannung proportional.

Eine ungeregelte Stromverteilungs-Leiterplatte hat die Vorteile, dass sie kostengünstig, einfach und effektiv ist.

Ungeregelte Stromversorgung

ungeregelter Stromversorgungskreis

Linear geregelt

Eine linear geregelte Stromverteilungsleiterplatte leitet sich vom ungeregelten Typ ab.

Sie haben jedoch eine zusätzliche Transistorschaltung, die im aktiven oder linearen Modus arbeitet.

Ein einfacher Linearregler erzeugt über umfangreiche Eingangsspannungen hinweg eine feste Spannung.

Es reduziert überschüssige Eingangsspannung, sodass die Last die maximale Ausgangsspannung erhalten kann.

Als Ergebnis des übermäßigen Spannungsabfalls wird eine große Menge an Leistung in Form von Wärme dissipiert.

Die Transistorschaltung verliert die Regelung, wenn die Eingangsspannung zu weit abfällt, wodurch keine konstante Spannung aufrechterhalten werden kann.

Linear geregelte Stromversorgungsschaltung

Linear geregelter Leistungskreis

Umschalten

Die schaltgeregelte Stromverteilung vereint die Vorteile von ungeregelten und linear geregelten Systemen.

Sie beobachten, dass dieses System kompakt, effizient und kostengünstig ist und eine saubere und stabile Ausgangsspannung bietet.

Das Schalten von Stromverteilungs-PCBs funktioniert durch Gleichrichten der AC-Netzspannung in DC.

Es wandelt es dann über Schalttransistoren wieder in einen hochfrequenten Rechteckwellen-Wechselstrom um.

Anschließend wird diese Wechselspannung mithilfe eines leichten Transformators herauf- oder heruntergestuft, wodurch der Wechselstromausgang in Gleichstrom gleichgerichtet wird.

Letztendlich filtert es die endgültige Ausgabe.

Welligkeit reguliert

Eine ripple-geregelte Stromverteilungsplatine ist ein Ersatz für den linear-geregelten Typ.

Es verwendet eine ungeregelte Stromverteilung, die aus einem Transformator, Gleichrichter und Filter besteht.

Sie übertragen jedoch Gleichspannung auf einen sperrigen Kondensator, der die Ausgangsspannung im mittleren Bereich (nicht hoch oder niedrig) hält.

Sie verwalten dies, indem Sie einen Transistor verwenden, der ausschließlich im Ein / Aus-Zustand arbeitet.

Der Transistor des wellengeregelten Typs lässt keinen Strom durch, wenn er sich über einen längeren Zeitraum in einem aktiven oder linearen Zustand befindet.

Daher beobachten Sie eine verringerte Energieverschwendung in Form von Wärme.

Der Hauptnachteil dieses Regelungsansatzes besteht darin, dass am Ausgang eine gewisse Brummspannung erforderlich ist.

Dies liegt daran, dass sich die Gleichspannung zwischen den Paaren der Spannungsregelungssollwerte ändert.

Ripple-Regler-Schaltungen sind jedoch einfachere Konstruktionen als Schalterschaltungen.

Darüber hinaus müssen Sie sich nicht mit den hohen Netzspannungen auseinandersetzen, die Transistoren in letzteren haben, was sie sicherer macht.

Wie erfüllen Sie die Anforderungen Ihrer Stromverteilungs-Leiterplatte?

Stromverteilungsplatine

Stromverteilungsplatine

Wenn Sie die Lastanforderungen Ihrer Stromverteilungs-PCB nicht einplanen, beeinträchtigen Sie die Effektivität Ihrer Stromverteilungs-PCB.

Um den Anforderungen Ihres Energieverteilers gerecht zu werden, müssen Sie daher folgende Aspekte berücksichtigen.

Versorgungsspannung

Abhängig von den Chips oder Komponenten kann Ihre Stromverteilungsplatine unterschiedliche Spannungen gewährleisten.

Sie müssen alle erforderlichen Spannungen verstehen, da sie den von Ihnen ausgewählten Versorgungsplan beeinflussen können.

Versorgungsstrom

Durchkontaktierte Komponenten können mehr Strom verbrauchen als ihre oberflächenmontierten Äquivalente.

Achten Sie darauf, die Nennleistung Ihrer ICs zu überprüfen und ihre Stromanforderungen zu ermitteln.

Sie müssen auch den Spitzenstromverbrauch jeder Komponente kennen, um sicherzustellen, dass Sie genug Strom haben, um über dem Nennwert zu arbeiten.

Stromversorgung zu Komponenten leiten

Sie benötigen ein effektives Trace-Netzwerk, um Ihre Stromverteilung mit Strom zu versorgen PCB-Komponenten.

Die Stromübertragung und die Platinentemperatur werden von der Größe Ihres Leiters beeinflusst.

Aufgrund der hohen Kosten ist ein effektives Leiterbahndesign auf einer Platine von größter Bedeutung.

Stellen Sie jedoch sicher, dass Sie eine vollständige Kupferbahn einrichten, um den entsprechenden Strom mit der entsprechenden Größe zu leiten.

Wie können Sie eine Stromverteilungsplatine testen, wenn sie nicht mehr funktioniert?

Manchmal kann Ihre Stromverteilungsplatine in ihrer Kernfunktionalität versagen. In einem solchen Fall finden Sie die folgenden Tests hilfreich:

  • Führen Sie eine Sichtprüfung durch, die bei der Identifizierung von Problemen wie beschädigten Komponenten oder gebrochenen Spuren hilfreich sein kann.
  • Untersuchen Sie die Eingangs- und Ausgangsports auf Ihrer Stromverteilungsplatine auf Schäden, die Sie durch Störungen identifizieren können.
    Wenn Sie beispielsweise eine alarmgesteuerte Tür haben, erkennt es weiterhin, dass die Tür offen ist, auch wenn sie geschlossen ist.
  • Untersuchen Sie die Kommunikationsanschlüsse Ihrer Stromverteilungs-Leiterplatte, um einen Zustand von Fehlern, Rissen oder Abbrand festzustellen.

Was kann zum Ausfall einer Stromverteilungsplatine führen?

Es gibt mehrere Gründe, warum eine Stromverteilungs-Leiterplatte ausfallen kann, einschließlich der folgenden:

Herstellungsfehler

Sie stellen fest, dass dies ein häufiger Grund für den Ausfall einer Stromverteilungs-Leiterplatte ist, was eine Herausforderung bei der Identifizierung und Behebung darstellt.

Zu solchen Defekten gehören: Lötverbindungen von geringer Qualität, Platinenverunreinigung und Materialverschlechterung.

Umweltfaktoren

Die Umgebung, in der Sie Ihre Stromverteilungsplatine betreiben, kann zu Platinenausfällen führen. Einige der schädlichen Umgebungen für Ihr Board sind:

  • Umgebungen mit hohen Temperaturen, die zu einem Wärmestau auf der Platine führen.
  • Staubige Umgebungen, die zur Ansammlung von Partikeln auf der Platine führen.
  • Feuchte Bedingungen können zu Feuchtigkeitskondensation auf dem Board führen, was zu Kurzschlüssen führt.

Schlechtes Board-Design

Wenn Sie ein schlechtes Platinendesign haben, kann Ihre Stromverteilungsplatine in ihrer Funktionalität versagen.

Ein schlechtes Platinendesign kann eine unangemessene Auswahl von Material und Komponenten sowie eine schlechte Layout- und Designverifizierung umfassen.

Welche Tests können Sie auf einer Stromverteilungs-PCB anwenden?

Beim Testen einer Stromverteilungs-Leiterplatte verwenden Sie Testpunkte, um Sie durch den Prozess zu führen.

Testpunkte können Zugangspunkte auf der Platine umfassen, wenn manuelle Geräte verwendet werden, oder solche, die für automatisierte Geräte vorgesehen sind.

Übliche Tests, die auf Testpunkten beruhen, die Sie auf Stromverteilungs-PCBs verwenden können, sind:

Bareboard-Test

Diesen Test führen Sie an einem fertigen Stromverteiler durch. Dieser Test stellt sicher, dass alle Bordnetze zur elektrischen Übertragung fähig sind.

In-Circuit-Test

Sie führen einen In-Circuit-Test durch, nachdem Sie die Montage der Stromverteilungsplatine abgeschlossen haben.

Ein ICT-Testgerät mit Sonden für die Netze ermöglicht Ihnen die Durchführung dieses Tests.

Sie positionieren die Platine normalerweise auf der Unterseite der Platine auf dem Testgerät, können aber auch die Oberseite verwenden.

Fliegende Sonde

Dieser Test ähnelt dem ICT, da Sie ihn nach Abschluss der Platinenmontage über die Testpunkte der Netze ausführen.

Anstelle fester Sonden haben Sie jedoch mehrere bewegliche Sonden, normalerweise nicht mehr als sechs, die über den Testpunkten schweben.

Wie weisen Sie Testpunkte auf Ihrer Stromverteilungsplatine zu?

Die meisten PCB-Designsysteme verfügen über Tools oder Funktionen zum Hinzufügen von Testpunkten zu einem Design.

Bevor Sie Testpunkte zuweisen, richten Sie zunächst die Parameter dieser Tools ein.

Zu diesen Parametern gehören Informationen wie die Nähe der Testpunkte zueinander und das zusätzliche Testregeldesign.

Sie können den Test dann manuell oder automatisch mit einem iterativen Ansatz hinzufügen, sobald Sie die Parameter definiert haben.

Normalerweise ordnen Sie Testpunkte vorhandenen Durchgangslochstiften zu, bevor Sie Durchkontaktierungen zuweisen. Wenn keine Durchkontaktierungen zugänglich sind, können Sie die Tools verwenden, um eine neue zu erstellen.

Was ist ein Kondensatorfilter in einer Stromverteilungsplatine?

Stromverteilungsplatine

Stromverteilungsplatine

Der meiste Gleichstrom wird nach der Umwandlung eine Ausgangswelligkeit aufweisen. Wenn der Strom den Gleichrichter verlässt, filtert ein Kondensator überschüssige Welligkeit heraus.

Kondensatoren speichern Elektronen, bis sie gebraucht werden. Der Strom fließt in Wellen, wenn er durch den Kondensator fließt, was sich als Spitzen und Täler manifestiert.

Die Spitzen haben ausreichend Elektronen, während die Täler kleinere Strommengen und damit niedrigere Elektronenniveaus verkörpern.

Außerdem wächst die Nachfrage nach mehr Elektronen, wenn die Stromwellen abnehmen.

Der Kondensator fügt dem Strom Elektronen hinzu und glättet die Wellen. Glattere Wellen erzeugen eine gleichmäßigere Elektrizität, die frei von Ebbe und Flut ist.

Während Kondensatoren möglicherweise keine vollständig gleichmäßige Elektrizität erzeugen, helfen sie, die Höhen und Tiefen zu verringern, die ein Gleichrichter erzeugt.

Wo finden Sie Stromverteilungs-Leiterplatten?

Sie stellen fest, dass jede Anwendung, die Strom benötigt, eine Stromverteilungs-Leiterplatte benötigt und somit eine breite Anwendung findet.

Unterschiede in den Anwendungen hängen von der Notwendigkeit geregelter oder ungeregelter Leistung und AC-DC- oder DC-DC-Wandlung ab.

Einige der Bereiche, in denen Stromverteilungs-Leiterplatten eingesetzt werden, sind:

  • Militärische Anwendung, bei der Stromverteilungssysteme benötigt werden, die extreme Umgebungen tolerieren können.
  • Marinesysteme wie Schiffe und U-Boote, die nicht-konventionelle Energiequellen für ihren elektrischen Bedarf verwenden.
  • Die Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet Stromverteilungs-Leiterplatten für Werkzeuge und Geräte, die in weit entfernten Gebieten Strom benötigen.
  • Kommunikationsgeräte wie Computer und andere Kommunikationsgeräte, die Strom benötigen, verwenden Stromverteilungs-PCBs.

Wie verbinden Sie Signal- und Stromnetze zwischen Komponenten in einer Stromverteilungs-Leiterplatte?

Das Verbinden von Signal- und Stromnetzen zwischen Komponenten in einer Stromverteilungs-Leiterplatte ist Leiterbahnführung. Traces bieten Ihnen einen Weg für die Signalübertragung zwischen Komponenten.

Sie können die folgenden Routing-Ansätze für Ihre Komponenten in einer Stromverteilungs-Leiterplatte verwenden:

Manuelles Routing

Mit diesem Routing-Verfahren können Sie ein Netz auswählen und seine Spur manuell bestimmen.

Beim manuellen Routing sind gerade oder gekrümmte Linien anwendbar, während rechte Winkel oder Durchkontaktierungen verwendet werden, um eine Verbindung zwischen Schichten herzustellen.

Halbautomatisches Routing

Sie finden halbautomatisches Routing in Designsystemen anwendbar, die Ihnen eine gewisse Form der Automatisierung in Ihrem Designprozess ermöglichen.

Sie können Funktionen verwenden, die es Ihnen ermöglichen, einen Teil eines Netzes oder viele Netze gleichzeitig zu routen.

Autointeraktives Routing

In einem autointeraktiven Routing-Prozess können Sie Aspekte sowohl manueller als auch automatisierter Prozesse kombinieren.

Folglich können Sie den Routing-Ansatz bestimmen und gleichzeitig die Prozess- und Integritätsprobleme automatisieren.

Automatisches Batch-Routing

Beim Batch-Auto-Routing liefert das System automatisch die Routing-Anforderungen der gesamten Platine. Sie müssen jedoch den Prozess überprüfen, da das System möglicherweise Mängel aufweist, die manuelle Korrekturen erfordern.

Was ist Rauschen in einer Stromverteilungs-Leiterplatte?

Elektrisches Rauschen bezieht sich auf unerwünschte Interferenzen oder Störungen, die Sie bei den hochfrequenten elektrischen Signalen Ihrer Leiterplatte beobachten.

Sie finden, dass dieses Rauschen vorübergehend oder dauerhaft mit zwei Varianten sein kann, nämlich: Gleichtakt oder Normalmodus.

Gleichtaktrauschen ist eine Störung, die Sie zwischen den Versorgungsleitungen der Stromverteilungsplatine und der Erde beobachten.

Gegentaktrauschen ist eine Störung, die zwischen Phase und Neutralleiter auftritt.

Was sind die wichtigen Parameter bei der Betrachtung einer Stromverteilungs-Leiterplatte?

Intelligente Stromverteilungsplatine

Intelligente Stromverteilungsplatine

Sie werden feststellen, dass die Funktion einer Stromverteilungsplatine nicht auf die Stromumwandlung von einer Form in eine andere beschränkt ist.

Die Stromverteilungsplatine muss die Lieferung der korrekten Spannungsmenge und -übertragung sicherstellen.

Daher finden Sie die folgenden Parameter wesentlich, wenn Sie eine Stromverteilungs-Leiterplatte in Betracht ziehen:

  • Stromspannung
  • Maximaler Strom
  • Spannungswelligkeit, die sich auf die AC-Restspannung bezieht, die Sie nach der DC-Umwandlung beobachten.
  • Wärmeverlust bei maximalem Strom.

Welche Regler können Sie in einer Stromverteilungs-Leiterplatte verwenden?

Bei Netzteilreglern haben Sie zwei Möglichkeiten: Linearregler und Schaltregler.

Linearregler

Bei einem Linearregler benötigen Sie aufgrund eines erwarteten minimalen Spannungsabfalls eine Eingangsspannung, die die gewünschte Ausgangsspannung übersteigt.

Linearregler haben eine geringe Geräuschentwicklung, aber eine höhere Wärmeableitung, was den Einsatz von Kühlgeräten erforderlich macht.

Wenn Sie einen Linearregler für Ihre Stromverteilungsplatine in Betracht ziehen, stellen Sie sicher, dass er einen niedrigen Spannungsabfall aufweist. Darüber hinaus müssen Sie eine thermische Analyse durchführen, bevor Sie mit der Herstellung fortfahren.

Abgesehen davon sind Linearmodusregler einfach zu bedienen, kostengünstig und erzeugen extrem rauscharme Spannungsausgänge.

Regler wechseln

Schaltregler setzen Sie ein, um Spannungen von einer Form in eine andere umzuwandeln, indem Sie kurzzeitig Energie in Induktivitäten speichern.

Die Energie geben Sie dann bei unterschiedlichen Spannungen und Schaltzeiten ab.

In diesen Stromverteilungs-Leiterplatten setzen Sie MOSFETs mit schnellem Schalten ein.

Die PWM von Schaltreglern erzeugt Rauschen oder Welligkeit im Ausgang, die sich als Übersprechen in nicht verwandten Signalen manifestiert.

Folglich müssen Sie solche lebenswichtigen Signale von Leiterplatten für die Schaltleistungsverteilung isolieren.

Schaltregler

Schaltregler

Was bestimmt die Wärme, die auf einer Stromverteilungs-Leiterplatte erzeugt wird?

Die Wärmeableitung einer Stromverteilungsleiterplatte hat einen direkten Einfluss auf ihre Leistung.

Wenn Strom durch die meisten elektrischen Komponenten fließt, beobachten Sie die Erzeugung von Wärme.

Verschiedene Aspekte bestimmen die abgegebene Wärmemenge, darunter:

  • Das Leistungsniveau der Komponenten,
  • Bauteileigenschaften und
  • Impedanz der Komponenten.

Sie können die Wärmeabgabe in einem Stromkreis reduzieren, indem Sie einen geschalteten Regler verwenden, der mit seiner geringen Wärmeabgabe effizient ist.

Sie können Kühlmaßnahmen wie den Einsatz von Lüftern und thermischen Durchkontaktierungen in Ihr Design integrieren, um eine erzwungene Kühlung sicherzustellen.

Was sollten Sie beim Layout einer Stromverteilungsplatine für Schaltanwendungen beachten?

Beim Layout einer Stromverteilungs-Leiterplatte bestimmt Ihr Ansatz die EMI-Pegel und die Sicherheitsstruktur. Folgende Aspekte sind beim Layout wesentlich:

  • Legen Sie Ihre Stromverteilungsplatine in Abschnitten an.
  • Fügen Sie Feedback zwischen den Abschnitten in Ihren Layoutprozess ein.
  • Folgen Sie den Rückpfaden für den Boden.
  • Überwachen und berücksichtigen Sie die Schienen mit hohen Strom- und Spannungswerten.

Was sind einige der Richtlinien für den Einsatz eines Schaltreglers für Ihre Stromverteilungs-Leiterplatte?

Sie finden die folgenden Richtlinien nützlich, wenn Sie einen geschalteten Regler verwenden:

  • Wenden Sie jederzeit Mindestabstände und Regeln für die Leiterbahnbreite auf Ihr System an.
  • Halten Sie alle Spannungs-/Stromsensor-Feedbackleitungen so kurz wie möglich und verlegen Sie sie so direkt wie möglich.
  • Stellen Sie kurze Verbindungen zwischen einigen Steuer- und Sensorkomponenten her, die sich um Ihre Treiber- und Controller-ICs gruppieren.
    Darüber hinaus können Sie diese Komponenten in einer kleinen Region gruppieren.
  • Wenn Sie für Hochstrom entwerfen, ziehen Sie dickes Kupfer oder vielleicht eine Metallkern-Leiterplatte in Betracht.
  • Verwenden Sie Polygone als Bauteil- oder Anschluss-Montagepads. Wenn Sie sich direkt an ein Flugzeug anschließen, denken Sie daran, dass Sie möglicherweise thermische Entlastungen benötigen.
  • Während Regler sehr effizient sein können, sind sie nicht unverwundbar, um heiß zu werden.
    Stellen Sie sicher, dass Platz für IC-Kühlkörper oder thermisches Schnittstellenmaterial vorhanden ist.

Warum ist der Abstand zwischen Leiterbahnen bei Stromverteilungs-Leiterplatten wichtig?

Traces (Spuren) übertragen elektrische Signale auf einer Stromverteilungsleiterplatte, wobei ihre Dicke und Breite die zulässige Stromstärke bestimmen.

Sie stellen fest, dass dies sicherstellt, dass der Temperaturanstieg von der Platine bewältigt werden kann.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Leiterbahn der Platine ist der Abstand zwischen den Leiterbahnen.

Der Abstand ist wichtig, um ausreichend Platz für die Wärmeverteilung zu schaffen und Übersprechen und Kreuzfeuer bei Anwendungen mit hohem Strom und hoher Spannung zu vermeiden.

Spurbreite

Spurbreite

Was sind einige der Standards, die Sie beim Entwerfen von Stromverteilungs-Leiterplatten anwenden?

Die meisten Standards für das Design Ihrer Stromverteilungs-PCB leiten Sie von den IPC-PCB-Designstandards ab.

Gängige Standards, die Sie für Stromverteiler befolgen, sind IPC-2152, IPC-9592B und IPC-2221B.

  • Der IPC-2152 liefert den Standard, der die Kapazität von Stromlasten in einem Leiterplattendesign regelt.
  • Mit dem IPC-2221B finden Sie die generischen Anforderungen für das PCB-Design, einschließlich der Komponentenbefestigung und der Verwendung von Verbindungsstrukturen.
    Der Standard bestimmt auch die Anzahl der Schichten, mit denen Sie eine Platte herstellen können.
  • Die IPC-9592B beschreibt die Anforderungen an ein Energieverteilungssystem, wenn es in den Bereichen Computer und Telekommunikation eingesetzt wird.

Welche Materialien verwenden Sie für Stromverteilungs-Leiterplatten?

Beim Design einer Stromverteilungs-Leiterplatte müssen Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden.

Während Sie FR-4 für einige Anwendungen verwenden können, bietet das Material von Rogers die beste Option für den Einsatz mit hoher Leistung.

Sie finden, dass Rogers RT-Laminat eine Wärmeleitfähigkeit von 1.44 W/m/K hat, die in der Lage ist, Temperaturanstiege niedrig zu halten.

Darüber hinaus müssen Sie Materialien für Ihre leitfähige Schicht und Ihr Substrat mit passenden CTEs verwenden.

Kupfer bietet Ihnen aufgrund seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit und Verfügbarkeit die beste Alternative für leitfähige Schichten.

Darüber hinaus finden Sie, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kupfer mit dem der meisten Materialien übereinstimmt, einschließlich FR-4 und Rogers RT.

Bei Fragen oder Anfragen zur Stromverteilungsplatine, Kontaktieren Sie jetzt das Venture-Team.

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