Расположение печатной платы для высокого бокового переключателя (высокий ток)

Я работаю над компоновкой печатной платы для двух верхних переключателей. Вы можете увидеть ниже изображение моего текущего макета.

Макет печатной платы

Вес меди будущей платы, вероятно, составит 2 унции / фут² (двухсторонний). Я использую два р-канала MOSFET (IPB180P04P4). Я ожидаю 10 А для МОП-транзистора справа (я хочу, чтобы он был очень близок к минимальной занимаемой площади, Pd около 0,2 Вт) и 15 А (U2, пиковая мощность при 30 А, Pd около 0,45 Вт, макс. 1,8 Вт) для MOSFET слева (U1, 8 см² меди).

IC1 - датчик тока.

Клеммные колодки (U15, U16) относятся к этому типу: WM4670-ND на Digikey .

Один из онлайн-калькуляторов сказал мне, что для получения такого большого количества тока на печатной плате этого типа мне нужны 20-миллиметровые следы. Чтобы сэкономить место, я решил разделить этот большой след на два следа (один сверху, другой снизу). Я соединяю оба следа с рисунком переходных отверстий (размер сверла 0,5 мм на сетке 2x2 мм²). У меня нет никакого опыта в подобной раскладке, поэтому я посмотрел на другие доски и выбрал измерение, которое показалось мне справедливым. Это через шаблон правильный путь?

Под полевыми МОП-транзисторами я использую шаблон такого же типа, но с меньшим размером сверла 0,3 мм для создания термоперехода. Будет ли припой течь лучше с этим размером? Ни один из переходов не заполнен до сих пор ...

Я также думаю о том, чтобы не иметь никакой маски припоя на этих следах, что бы применить припой к меди.

Я также обеспокоен прокладками MOSFET. Я решил не покрывать их медью. Я думал, что устройство может самоцентрироваться таким образом, но это может увеличить сопротивление ...

Пожалуйста, не стесняйтесь комментировать макет!
Спасибо !

РЕДАКТИРОВАТЬ 1

Я немного улучшаю дизайн. Я добавил больше переходов под термоподушки MOSFET. Под полевыми МОП-транзисторами есть немного чистого меди (если я хочу добавить радиатор в будущем).

Топ v2

Пожалуйста, не стесняйтесь комментировать! Заранее спасибо !

РЕДАКТИРОВАТЬ 2

Новое обновление для этого дизайна. Я увеличил площадь меди вокруг проводов полевых МОП-транзисторов. Это должно уменьшить сопротивление этих следов.

Я добавил больше переходов между верхним и нижним слоями, чтобы улучшить текущее распределение в этих слоях.

Я спросил производителя, можно ли подключить переходники под устройства для улучшения отвода тепла. Он сказал мне, что это было должным.

Я не думаю, что я изменю что-нибудь еще. Это было мое лучшее предположение, поэтому я могу попробовать, если никто не прокомментирует.

Top Bottom v3 Нижний v3

— Marmoz
источник

Пара вещей: во-первых, вы действительно не хотите много (или каких-либо) переходных отверстий прямо под вашими МОП-транзисторами. Либо вам придется доплатить за здание совета директоров, чтобы подключить их, либо они оторвут припой от детали (или, что еще хуже, если переходные отверстия затянуты снизу, выходящие пары могут образовывать большие пустоты прямо под FET). Я бы рекомендовал расширить медную область вокруг площадки FET (как вы сделали слева от U $ 2) и добавить туда дополнительные переходы. Кроме того, хотя трассировка припоя на немаскированных трассах может помочь, это добавит дополнительный этап производства. Это будет иметь значение, если вы чувствительны к затратам. Похоже, веселый проект!

— битмак

Да, это веселый проект! Спасибо за комментарии, производитель уже делает доски. Я обязательно уделю внимание этим вопросам. Я беспокоюсь о переходных отверстиях под MOSFET. Они не подключены, но я ожидаю, что они не слишком сильно отводят припой от детали. Я говорил об этой проблеме в другом вопросе. О том, чтобы положить какой-нибудь припой на немаскированные следы, я подумал об этом и решил, что может обойтись без. Это также снижает вероятность короткого замыкания, что не так уж плохо ...

— Marmoz

О медной области, к сожалению, мне не хватало места. Поэтому, если я хочу улучшить рассеивание тепла, я бы предпочел использовать радиатор. Пустоты под полевыми МОП-транзисторами являются одной из главных проблем, которые мне предстоит решить в ближайшее время! Есть ли у вас какие-либо советы для этого (теперь, когда доски сделаны таким образом)?

— Marmoz

Совет, который я всегда получал, состоит в том, чтобы «никогда» не использовать открытые переходные отверстия в пэде. Иногда мне нужно, поэтому я вставил несколько, и это сработало до сих пор. Они делают фитиль припой! Однажды я сделал доску с большим количеством из них (правда, меньше, чем у вас ( ухмыляется )), и припой побежал к нижней стороне платы и собрал одну большую каплю. Хотя между отверстиями для нижнего слоя была паяльная маска! Попытка решить эту проблему состоит в том, чтобы «разбить» переходные отверстия на нижнем слое. Это означает, что они покрыты паяльной маской. Это возможно только в том случае, если

— переходные

Проблема с этим, однако, заключается в том, что расширяющиеся газы (либо сам воздух, либо из потока) не могут выходить через дно платы. Они толкают против FET, оставляя пузыри и пустоты. Не очень хорошее решение Если бы я был на вашем месте с уже изготовленными платами, я бы, вероятно, запаял пайки вручную через переходные отверстия, прежде чем паять полевые транзисторы. Надеюсь, что это не кончится снизу :)

— bitmack

Ответы:

Мне любопытно, как вы получили свои цифры рассеивания мощности. Глядя на таблицу данных, выглядело как 10 мс 200 мВт (повышение температуры на 12 градусов), 30 ампер, 2,5 Вт с повышением температуры на 90 градусов (с учетом Rthja 40 градусов / Вт, что, кажется, верно, даже если у вас есть 6 см ^ 2 области печатной платы).

Тем не менее, если вы хотите извлечь много тепла из полевых транзисторов, вы можете просверлить сквозное отверстие диаметром 250 мм, а затем использовать медную пробку, которая проходит через отверстие и контактирует с задней частью упаковки. Можно также приклеить радиатор к верхней части, но это не так эффективно, пытаясь провести через корпус.

На ваши вопросы по макету это выглядит как 6-миллиметровый след для всех потенциальных клиентов. Это было бы плохим выбором для 30А, для сравнения загляните внутрь предохранителя на 30А :-) Это означает, что вы получите некоторое потепление на этом следе. Какую бы ширину трассы вы ни выбрали, выполните расчеты на выбранном вами уровне меди и используйте ток в квадрате х сопротивление, чтобы вычислить, сколько ватт будет рассеиваться этой кривой.

Вам не нужны все переходы, которые у вас есть на площадке. 5 будет достаточно для термического соединения сверху вниз. Я видел, как люди просто используют один, но вы сильно полагаетесь на пластину, хотя в этом случае есть дыра.

— цыпленок
источник

На самом деле, большая часть тока идет от блока IN к блоку OUT, это клеммные блоки. Я должен повторить номер снова, я не имею в виду их прямо сейчас, но в конце это работало нормально. Я не уверен, что понимаю трюк с медным слизнем ... Хорошо, для всех переходов, я действительно не знал, поэтому я попробовал этот путь. Полезно знать в следующий раз, спасибо!

— Marmoz

Вы могли бы рассмотреть вопрос о снятии маски припоя с сильных следов тока и позволить покрытию hasl немного сгущать их (и, возможно, заполнить отверстия?).

— TomKeddie
источник

Кто-нибудь еще использует HASL? Многие производители печатных плат даже не поддерживают HASL, поскольку разница в стоимости практически отсутствует, а ENIG обеспечивает более качественную и ровную отделку.

— Оливер

Я могу только сказать, что они фактически закончили ENIG. Однако я не снимал маску припоя, но это был хороший момент. Спасибо

— Marmoz

Подумайте об использовании печатной платы с алюминиевой подложкой, если вам нужна такая большая охлаждающая способность. Это МНОГО тепловых переходов, я не думаю, что многие прото-магазины сделают это без дополнительной платы за бурение.

— Ласка соковыжималка
источник

Общий комментарий на случай, если кому-то это поможет: во многих местах проводится линия по 35 упражнений на квадратный дюйм.

— Энтони

В то время я не знал PCB с алюминиевой подложкой. Но это, наконец, сработало. Я видел коммерческие печатные платы для больших токов с большим количеством переходных отверстий, поэтому я подумал, что это не повредит. Я на самом деле не знаю, взяли ли они с меня какие-либо дополнительные сборы, они ничего не сказали по цитате ... но это не значит, что они не взяли со мной плату, я думаю.

— Marmoz