PCB à courant élevé :la carte idéale pour les applications à courant élevé

Avouons-le! Il est frustrant de voir votre circuit exploser ou mal fonctionner, notamment parce qu'il ne peut pas gérer les exigences actuelles de certaines applications. Donc, la question est; que pouvez-vous faire pour éviter de tels problèmes de circuit irréguliers dus à des niveaux de courant variables ? La réponse est simple; obtenir un PCB à courant élevé. Cependant, en créer un n'est pas aussi facile que de fabriquer des PCB standard.

Heureusement, vous apprendrez comment fabriquer un circuit imprimé à courant élevé et plus encore dans cet article.

Es-tu prêt? Commençons !

Qu'est-ce qu'un circuit imprimé à courant élevé ?

Circuits électroniques

Il existe un outil pour chaque tâche ou application, il en va de même pour les PCB à courant élevé. Ces circuits imprimés sont la référence pour les applications à courant élevé.

Bien qu'il n'y ait pas de définition spécifique pour les PCB à courant élevé, nous pourrions dire qu'il s'agit de circuits qui fonctionnent avec des composants qui produisent un courant élevé.

Ces cartes à courant élevé possèdent des caractéristiques spécialisées qui les rendent suffisamment durables et résistantes pour gérer des courants au-delà des ampères ordinaires.

Cependant, ces circuits peuvent poser des problèmes de conception, notamment pour les débutants. En effet, il y a plusieurs choses à noter lors de leur conception. Si vous ne tenez pas compte de ces facteurs, vous vous retrouverez avec des échecs de conception et des opérations de circuit défectueuses.

Cela semble difficile ? Ne vous inquiétez pas! Nous passerons en revue les bases dans la prochaine section de cet article.

Directives de conception de circuits imprimés haute puissance

Comme nous l'avons mentionné précédemment, plusieurs éléments doivent être pris en compte lors de la conception de circuits imprimés à courant élevé. Ces facteurs sont les bases que vous devez connaître avant de commencer vos conceptions.

Examinons maintenant de plus près ces directives de conception.

1. Largeur et épaisseur de trace

Trace PCB

La trace PCB est un aspect essentiel de toute conception de PCB. Il détermine la résistance de votre circuit et l'accumulation de chaleur.

En vérité, vous commencerez avec une largeur de trace par défaut lors de la conception d'un nouveau PCB. Cependant, cette largeur de trace par défaut n'est pas adéquate pour un circuit imprimé à courant élevé. Par conséquent, vous devrez ajuster la largeur de votre trace en fonction de sa capacité de charge actuelle.

Les cartes à courant élevé nécessitent des traces plus petites. Ces traces occupent moins d'espace sur la carte et réduisent votre cluster de composants. D'autre part, l'épaisseur des traces peut varier entre 35 et 50 microns si votre courant de fonctionnement est supérieur à dix ampères.

De plus, il est normal d'obtenir des calculs inexacts lors de votre premier essai. Et c'est parce que de nombreux facteurs déterminent la largeur de votre trace, y compris l'épaisseur de la couche de cuivre, la position de la trace, etc. Par conséquent, cela peut être un processus complexe.

Heureusement, vous pouvez faciliter les choses avec un calculateur de largeur de piste PCB.

2. Vous n'avez pas besoin de masques de soudure.

Masque de soudure

Les masques de soudure peuvent atténuer la capacité actuelle de vos traces. Vous devrez donc exposer le cuivre sous-jacent en retirant vos masques de soudure. Sans aucun doute, cela aiderait à augmenter la capacité actuelle de votre conseil.

Mais ce n'est pas tout. Retirer les masques de soudure signifie avoir de la soudure supplémentaire. Ainsi, vous pouvez les ajouter au tracé de la planche pour minimiser la résistance et augmenter l'épaisseur.

De plus, vous n'aurez pas à augmenter la largeur de trace ni à dépenser pour une épaisseur de cuivre supplémentaire. Au lieu de cela, la soudure aidera à augmenter le flux de courant.

3. Les barres de cuivre fonctionnent pour des courants très élevés

Barres de cuivre

Les barres de cuivre sauvent la mise dans les applications où les traces de cuivre ne suffisent pas. Ces applications incluent les onduleurs haute puissance ou d'autres applications qui génèrent un courant supérieur à 100 A.

En vérité, l'utilisation de traces de cuivre dans de tels circuits pourrait provoquer de graves effondrements. Cependant, les barres omnibus en cuivre sont plus durables pour transporter les courants et peuvent supporter la chaleur. La meilleure partie est; que vous pouvez souder ces barres sur des pastilles de PCB.

4. Isolez les composants sensibles à la chaleur

Composants sensibles à la chaleur

Tous les composants électriques ne sont pas tankés. Certains sont assez sensibles à la chaleur ou aux changements de température.

Alors, que pouvez-vous faire à propos de ces composants ? Simple, vous pouvez les isoler thermiquement. Mais malheureusement, les cartes à courant élevé sont toutes axées sur la chaleur, et ces composants ne conviendraient pas parfaitement.

De plus, l'isolation thermique comprend l'ajout de découpes de carte ou l'utilisation de connexions de décharge thermique pour vos cartes.

5. Les traces courtes fonctionnent mieux

Traces de PCB

Mis, plus vos traces sont longues, plus votre résistance est élevée. Et plus vos valeurs de résistance sont élevées, plus vous perdrez de puissance.

De plus, la perte de puissance génère une charge de chaleur, ce qui n'est pas idéal pour la durée de vie de la carte. Par conséquent, vous devez garder les traces pour vos cartes à courant élevé courtes.

6. Plusieurs couches et traces ? Utiliser via l'assemblage

Circuit imprimé via

Parfois, une trace peut ne pas suffire pour le courant nécessaire. Ces situations se produisent lorsque votre carte n'a qu'une seule couche.

Fait intéressant, vous pouvez acheminer votre trace vers plusieurs couches et augmenter la capacité actuelle. Fait intéressant, vous pouvez utiliser via la couture pour lier vos couches. Cependant, assurez-vous que les deux couches ont la même épaisseur de trace.

7. Les couches internes peuvent créer des chemins à courant élevé.

Vous ne pouvez pas toujours avoir de la place pour des traces épaisses sur les couches externes de votre PCB. Mais, vous pouvez avoir des remplissages solides sur votre couche de carte interne dans une telle situation.

Ne vous inquiétez pas si vous avez des appareils à courant élevé sur vos couches externes. Vos vias peuvent les relier à vos couches internes.

8. Les composants à courant élevé nécessitent des coulées polygonales.

Processeur

Certaines applications spécifiques telles que les processeurs et les FPGA nécessitent un flux de courant élevé. Ainsi, pour que ces applications fonctionnent, vous devez activer un flux de courant élevé dans votre PCB. Mais, en vérité, vous pouvez le faire avec des coulées polygonales.

En effet, vous pouvez ajouter des polygones carrés sous votre puce et les connecter avec un via. Ensuite, reliez le polygone à vos traces de puissance épaisses.

Conseils pour améliorer l'efficacité de la mise en page de votre PCB à courant élevé

La création d'une conception de PCB à courant élevé réussie n'est pas la fin du travail. Vous devrez améliorer la conception de votre PCB et le rendre encore plus efficace. Voici quelques conseils :

Astuce 1 :les tracés à angle droit ne sont pas efficaces

Évitez de positionner vos pistes à angle droit si vous voulez une conception de PCB améliorée. Pourquoi? En effet, les traces à angle droit entravent l'uniformité des traces.

Alternativement, vous pouvez positionner vos traces à des angles de 45 degrés. De cette façon, vos conceptions auraient l'air spacieuses et moins groupées.

Astuce 2 :Choisissez soigneusement la largeur de la ligne

Cela peut ne pas sembler évident, mais la largeur de ligne est également essentielle. Pour cette raison, vous devez le sélectionner avec soin.

Une largeur de ligne appropriée adoucirait le flux de courant, permettant à votre PCB d'offrir une performance plus efficace.

Astuce 3 :L'espacement est essentiel ! Utilisez-le correctement

Espacez toujours vos composants correctement. Ne créez pas de conceptions qui regroupent vos composants. Vous construiriez un désastre.

Astuce 4 :évitez d'utiliser une seule position de câblage entre les couches

N'oubliez pas de garder vos positions de câblage entre vos couches dynamiques. La raison est simple. Différentes couches auront besoin de directions différentes. Ainsi, l'utilisation de différentes positions de câblage générerait de meilleurs résultats.

Conseil 5 :n'hésitez pas à faire du bricolage !

La méthode standard n'est pas toujours le meilleur choix. Ainsi, vous pouvez toujours utiliser du bricolage pour améliorer la disposition de votre circuit imprimé. Après tout, créer un grand schéma nécessite d'utiliser tous les outils à votre disposition.

Avantages des PCB en cuivre lourd à courant élevé

Les PCB en cuivre épais sont excellents pour les applications à courant élevé, et voici pourquoi :

• Les PCB en cuivre épais ont une résistance thermique exceptionnelle. Par conséquent, ils conviennent mieux aux applications à haute vitesse, à haute fréquence et à températures difficiles.

• Les PCB en cuivre épais sont assez durables avec une excellente résistance mécanique.

• La conductivité thermique est également l'un des avantages des PCB en cuivre lourd. Ces PCB offrent des propriétés de dissipateur thermique efficaces.

• Vous pouvez également obtenir des fonctionnalités de dissipation thermique à partir de PCB en cuivre lourd. Ils peuvent aider à contrer la surchauffe et à éviter les dommages.

• Conduction électrique ? Vérifier! Les cartes en cuivre épais sont d'excellents conducteurs qui fonctionnent bien dans l'électronique.

Réflexions finales

Carte de circuits imprimés avec composants

En vérité, vous ne pouvez pas créer d'applications à courant élevé sans PCB à courant élevé. Les PCB standard ne supportent pas la chaleur et finiraient par brûler ou être détruits.

Cependant, ces cartes à courant élevé possèdent les bonnes caractéristiques pour gérer les applications qui nécessitent un courant élevé. Ils ont également une durabilité thermique suffisante pour stocker la chaleur générée par les courants élevés.

Alors, voulez-vous construire un circuit imprimé à courant élevé ? Assurez-vous de nous contacter.