Ποια θέματα πρέπει να προσέχουν οι δίοδοι στη διάταξη PCB του ενεργειακού εξοπλισμού;

一, Θερμική διαχείριση: από τη διαδρομή απαγωγής θερμότητας στον έλεγχο της θερμικής αντίστασης
1. Βελτιστοποίηση διαδρομής απαγωγής θερμότητας
Ενδέχεται να υπερβαίνει την ονομαστική τιμή (όπως 125 μοίρες για διόδους-με βάση το πυρίτιο και 175 μοίρες για διόδους SiC), με αποτέλεσμα θερμική διάσπαση ή μετατόπιση παραμέτρων.
Υπολογισμός επιφάνειας χάλκινου δέρματος: Απαιτείται 8-10 mm ² διάχυση θερμότητας χάλκινου δέρματος για κάθε κατανάλωση ισχύος 1W. Για παράδειγμα, μια συγκεκριμένη δίοδος ανορθωτή 10Α απαιτεί τουλάχιστον 400 mm ² χάλκινου δέρματος με κατανάλωση ισχύος 50 W, αλλά στην πραγματική σχεδίαση, διατηρείται μόνο 2 mm ² χάλκινου δέρματος, με αποτέλεσμα θερμοκρασία διασταύρωσης 150 μοιρών και προκαλώντας αστοχία παρτίδας.
Ένας συγκεκριμένος φωτοβολταϊκός μετατροπέας μείωσε τη θερμοκρασία σύνδεσης των διόδων SiC από 120 μοίρες σε 95 μοίρες αυξάνοντας τη διαμπερή πυκνότητα.
Heat dissipation fins and thermal conductive materials: High power scenarios (such as>50W) απαιτούν τη χρήση πτερυγίων απαγωγής θερμότητας και χρησιμοποιείται θερμική αγώγιμη σιλικόνη (θερμική αντίσταση 0,1-0,5 μοίρες /W) για τη μείωση της θερμικής αντίστασης επαφής. Ένας συγκεκριμένος σταθμός φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων υιοθετεί ένα σύστημα υδρόψυκτης πλάκας+θερμικά αγώγιμου γράσου σιλικόνης, το οποίο αυξάνει την πυκνότητα ισχύος στα 5 kW/L.
2 Αρχές Hot Layout
Σχεδιασμός αεραγωγών: Τα θερμαντικά στοιχεία (όπως οι δίοδοι και τα MOSFET) θα πρέπει να τοποθετούνται με κλιμακωτό τρόπο κατά μήκος της κατεύθυνσης ροής αέρα για να αποφευχθεί η φραγή ψηλών στοιχείων (όπως πηνίων) του αγωγού αέρα. Ένα συγκεκριμένο βιομηχανικό τροφοδοτικό παρουσίασε τοπική αύξηση θερμοκρασίας 20 μοιρών λόγω ενός μετασχηματιστή που μπλοκάρει τον αγωγό αέρα.
Διάταξη χωρισμάτων: Οι συσκευές χωρίζονται ανάλογα με την παραγωγή θερμότητας. Εξαρτήματα με χαμηλή αντίσταση στη θερμότητα (όπως ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές) τοποθετούνται ανάντη της ροής αέρα ψύξης, ενώ εξαρτήματα που παράγουν υψηλή θερμότητα (όπως δίοδοι ισχύος) τοποθετούνται κατάντη. Το τροφοδοτικό ενός συγκεκριμένου διακομιστή έχει σχεδιαστεί με διαχωρισμό για μείωση της συνολικής αύξησης της θερμοκρασίας κατά 15 βαθμούς.
Προστασία συσκευής ευαίσθητης στη θερμότητα: Οι κρυσταλλικοί ταλαντωτές με προδιαγραφές χαμηλότερης θερμοκρασίας πρέπει να τοποθετούνται στην είσοδο αέρα ή στο κάτω μέρος του εξοπλισμού, αποφεύγοντας να τοποθετούνται ακριβώς πάνω από τη συσκευή θέρμανσης.
2, Ηλεκτρομαγνητική Συμβατότητα (EMC): Παρασιτικός έλεγχος παραμέτρων και απομόνωση σήματος
Σχηματισμός ταλάντωσης LC και παραγωγή τάσης αιχμής. Για παράδειγμα, σε ένα συγκεκριμένο έργο προσαρμογέα, η απόσταση μεταξύ της διόδου και του πυκνωτή φιλτραρίσματος ήταν 50 mm και η μετρηθείσα αντίστροφη τάση κορυφής έφτασε τα 600 V (η τάση αντοχής της διόδου ήταν 400 V), με αποτέλεσμα τη διάσπαση παρτίδας.
Συμπαγής διάταξη: Η δίοδος πρέπει να βρίσκεται δίπλα στη γέφυρα ανορθωτή ή τον ακροδέκτη φορτίου και το μήκος του καλωδίου πρέπει να ελέγχεται εντός 5 mm. Οι πυκνωτές φίλτρου είναι τοποθετημένοι κοντά για να σχηματίσουν ένα συμπαγές κύκλωμα "πυκνωτών διόδου". Ένα συγκεκριμένο τροφοδοτικό επικοινωνίας μείωσε την αντίστροφη τάση κορυφής από 600V σε 380V συντομεύοντας τη διαδρομή.
Διάταξη πυκνωτή αποσύνδεσης: Οι πυκνωτές φιλτραρίσματος θορύβου υψηλής συχνότητας (όπως 0,1 μ F X7R MLCC) πρέπει να τοποθετούνται κοντά στον ακροδέκτη VIN της διόδου, με απόσταση καλωδίωσης μικρότερη ή ίση με 1 mm, για να αποφευχθεί ο θόρυβος. Ένας συγκεκριμένος μετατροπέας DC-DC βελτιστοποίησε τη διάταξη του πυκνωτή αποσύνδεσης για να μειώσει τον κυματισμό εξόδου από 200 mV σε 50 mV.
Απομόνωση και γείωση σήματος
Γείωση ενός σημείου: Το κύκλωμα ισχύος και το κύκλωμα ελέγχου διαχωρίζονται και υιοθετούν μια μέθοδο γείωσης ενός σημείου. Για παράδειγμα, τα γύρω εξαρτήματα του πρωτεύοντος IC ελέγχου PWM γειώνονται στη γείωση IC και, στη συνέχεια, συνδέονται με τη γείωση του μεγάλου πυκνωτή. Τα εξαρτήματα γύρω από το δευτερεύον TL431 είναι γειωμένα στον 3ο ακροδέκτη του και στη συνέχεια συνδέονται με τη γείωση του πυκνωτή εξόδου. Ένα συγκεκριμένο βιομηχανικό τροφοδοτικό αύξησε το ποσοστό επιτυχίας δοκιμής EMI από 60% σε 95% μέσω γείωσης ενός σημείου.
Απομόνωση καλωδίωσης μικρού σήματος: Οι βασικές γραμμές σήματος (όπως γραμμές δειγματοληψίας ρεύματος, γραμμές ανάδρασης οπτικού συζεύκτη) πρέπει να φυλάσσονται μακριά από καλωδίωση υψηλού ρεύματος (απόσταση μεγαλύτερη από ή ίση με 2 mm) για να αποφευχθεί η παράλληλη καλωδίωση. Ο ρυθμός εσφαλμένης ενεργοποίησης ελέγχου ενός συγκεκριμένου οδηγού κινητήρα αυξήθηκε κατά 30% λόγω του ότι η γραμμή σήματος είναι παράλληλη με τη γραμμή ισχύος.
3, Βελτιστοποίηση διαδικασίας: Σχεδιασμός μαξιλαριών και έλεγχος συγκόλλησης
1. Προδιαγραφές σχεδίασης για τακάκια συγκόλλησης
Ταίριασμα μεγέθους: Σχεδιάστε τα μαξιλαράκια συγκόλλησης αυστηρά σύμφωνα με το εγχειρίδιο συσκευασίας. Για παράδειγμα, το μήκος του μαξιλαριού συγκόλλησης συσκευασίας DO-214AC πρέπει να είναι 6,5 ± 0,5 mm. Εάν σχεδιαστεί για να είναι 5 mm, θα οδηγήσει σε εικονική συγκόλληση. Λόγω ακατάλληλου μεγέθους μαξιλαριού, ο ρυθμός εικονικής συγκόλλησης διόδων σε μια συγκεκριμένη γραμμή παραγωγής ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης έφτασε το 15%.
Αναγνώριση πολικότητας: Οι πολωμένες δίοδοι (όπως οι δίοδοι Schottky) πρέπει να φέρουν ετικέτα με άνοδο (Α) και κάθοδο (K) στο PCB για να αποφευχθεί η αντίστροφη σύνδεση. Ένας συγκεκριμένος φωτοβολταϊκός μετατροπέας κάηκε λόγω της αντίστροφης σύνδεσης των διόδων, με αποτέλεσμα την απώλεια άνω των 500.000 γιουάν.
2 Έλεγχος διαδικασίας συγκόλλησης
Reflow soldering temperature curve: peak temperature controlled at 240 ± 5 ℃, holding time 30-60 seconds. Excessive temperature (>260 μοίρες ) μπορεί να προκαλέσει οξείδωση των τσιπ διόδου, ενώ η ανεπαρκής θερμοκρασία (<220 ℃) can trigger cold soldering. Due to uncontrolled reflow soldering temperature in a certain automotive electronics production line, the yield of diode soldering decreased from 99% to 85%.
Βάθος εμβάπτισης συγκόλλησης κυμάτων: Το βάθος βύθισης των ακίδων μέσα στη συγκόλληση είναι 1/2-2/3 του μήκους. Λόγω ανεπαρκούς εμβάπτισης κασσίτερου, οι ακίδες μιας συγκεκριμένης μονάδας ισχύος αποκολλήθηκαν από το PCB, με αποτέλεσμα την αύξηση του ποσοστού επισκευής κατά 20%.
4, Κανονισμοί ασφαλείας: Σχεδιασμός ηλεκτρικής κάθαρσης και προστασίας
1. Ηλεκτρική απόσταση και απόσταση ερπυσμού
Τυπικές απαιτήσεις: Όταν η τάση εισόδου είναι 50V-250V, η απόσταση ερπυσμού L-N μπροστά από την ασφάλεια πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με 2,5 mm και η ηλεκτρική απόσταση πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με 1,7 mm. Η απόσταση μεταξύ της κύριας πλευράς και της δευτερεύουσας πλευράς πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με 6,4 mm. Λόγω ανεπαρκούς απόστασης, ένα ιατρικό τροφοδοτικό προκάλεσε σύγκρουση-της πλευράς υψηλής τάσης και της πλευράς χαμηλής τάσης, με αποτέλεσμα ένα ατύχημα ασφαλείας.
Απομόνωση σχισμών: Εάν η απόσταση μεταξύ των σκελών του εξαρτήματος είναι Μικρότερη ή ίση με 6,4 mm, απαιτείται εγκοπή (πλάτος μεγαλύτερο ή ίσο με 1 mm) για τη βελτίωση της μόνωσης. Ένας συγκεκριμένος βιομηχανικός ελεγκτής αύξησε τον ρυθμό διέλευσης της δοκιμής αντοχής τάσης από 70% σε 100% μέσω του σχεδιασμού της υποδοχής.
2 Σχεδιασμός Προστασίας

Προστασία ESD: Προσθέστε έναν δακτύλιο προστασίας γείωσης (πλάτος μεγαλύτερο ή ίσο με 0,5 mm) κοντά στον πείρο της διόδου και χρησιμοποιήστε ένα αντιστατικό περικάρπιο και έναν πάγκο εργασίας κατά τη συναρμολόγηση. Λόγω της έλλειψης αντιστατικών μέτρων σε μια συγκεκριμένη γραμμή παραγωγής ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης, το ποσοστό αστοχίας των χρηστών διόδων έχει αυξηθεί από 2% σε 15%.
Προστασία από υπερτάσεις: Η τιμή αντίστροφης τάσης θα πρέπει να είναι 1,5-2 φορές την πραγματική μέγιστη αντίστροφη τάση και θα πρέπει να προστεθεί ένα κύκλωμα απορρόφησης RC (αντίσταση 100 Ω -1k Ω, χωρητικότητα 0,1-0,47 μ F). Ένα συγκεκριμένο κύκλωμα ανορθωτή εναλλασσόμενου ρεύματος 220 V χρησιμοποιεί διόδους ανθεκτικές στην τάση 300 V και όταν η τάση του δικτύου κυμαίνεται στα 240 V, η αντίστροφη τάση φτάνει τα 340 V, με αποτέλεσμα τη διακοπή της παρτίδας.