Jak projektować PCB dla prądów 20-50A w energoelektronice?

Czy ktoś mi może podpowiedzieć jak są projektowane PCB wysokoamperowe/energoelektroniczne? Jeśli mam ścieżki gdzie idzie 20-50A, to czy profesjonalnie robi się na PCB coś więcej poza poszerzaniem ścieżek, wlutowywaniem przewodów w ścieżki i metalowymi PCB w celu chłodzenia?

Jest laminat 105µm zamiast 35.
Poza tym krótkie ścieżki.
I są specjalne cynowane taśmy do PCB wysokoprądowych.
Jeszcze dla średnich prądów możesz "nalać" grubo np. 1mm lutu.
Ma większą rezystywność od Cu, ale przekrój też dużo większy.

O takie taśmy to by mi się przydała ich nazwa. Przewidywałem że takie coś jest, ale nie miałem pojęcia pod jaką nazwą szukać.

Jednorazowo użyj srebrzanki. Krótkie odcinki 15A/mm2.

W programach takich jak KiCad i DipTrace masz dostępne kalkulatory pozwalające na obliczenie szerokości ścieżek w zależności od płynącego przez nie prądu, grubości miedzi na laminacie, i kilku innych parametwów.

Widok kalkulatora z KiCada.



Widok kalkulatora z DipTrace.



Jeszcze bardziej przydany może być kalkulator Saturn PCB Toolkit.

Myślę, że dla laminatu 105µ prąd nie powinien przekraczać około 1,5A/mm szerokości - na 50A potrzeba 33mm, albo drutu o przekroju 10mm2 (ścieżka może mieć przekrój dużo mniejszy od drutu, bo ma dużą powierzchnię do oddawania ciepła. Można trochę zmniejszyć te wymagania przez użycie materiałów dobrze przewodzących ciepło, o ile masz dokąd je odprowadzać. Te dane dotyczą układów o dużej niezawodności, dla wykonania z materiałów o typowych parametrach - zastosowanie materiałów wytrzymujących podwyższone temperatury pozwala zwiększyć prąd może o czynnik 1,5, czyli użyć ścieżki 22mm. Raczej bym sugerował połączenia wysokoprądowe robić poza PCB.

Przyznam, że nie rozumiem, czemu wzór z KiCad-a tak samo traktuje grubość i szerokość ścieżki - wzrost grubości zmniejsza opór, wzrost szerokości dodatkowo zwiększa powierzchnię, przez którą ciepło jest oddawane do otoczenia.

Aha: moje oszacownie nie bierze pod uwagę przewodnictwa cieplnego PCB - są materiały bardzo dobrze przewodzące ciepło, jak np. korund - sprawdź, jakie ma przewodnictwo i rozważ użycie korundu jako podłoża dla PCB.

gklub napisał:

Jeszcze dla średnich prądów możesz "nalać" grubo np. 1mm lutu.

Pamiętając że SnPb przewodzi 10x gorzej niż miedź więc 1mm glut cynowy to jak 0,1mm miedzi. SnPb kosztuje drożej niż miedź, trudno uzyskać równą warstwę i będzie dużo syfu z topnika kiedy nałożymy tyle cyny w jednym miejscu, więc nie widzę powodu dlaczego ktoś miał by tak robić.

Ja stosuje blachy miedziane, można sobie dociąć i przylutować, są łatwo dostępne w różnych grubościach i wymiarach, oczywiście nożyce do blachy trzeba mieć.

Profesjonalnie, jak nie starcza pogrubione PCB to stosują szyny miedziane albo laminują grube blachy jak poniżej


https://www.jgpl.com/collections/laminated-inverter-busbars

Możesz poszukać zdjęć z wnętrza falowników

Przerabiałem kiedyś spawarkę 100A zrobioną na laminacie z grubszą miedzią (ale nie więcej jak 0,1mm) pewnie dobrali na styk. Ścieżka w najwęższym miejscu miała 15mm, nowe "ścieżki" zrobiłem z blachy 2mm, na pewno wytrzyma Profesjonalnie robi się żeby było najtaniej jak się da, amatorsko można zrobić solidnie i z przesadą. Mi bez różnicy czy wydam na miedź 20gr czy 2zł

To zależy z tym profesjonalnie. Spawarki 100A (chińskie) to nie jest nic profesjonalnego a raczej towar dla skąpych Zdziśków z Piździchowa. To ma być tanie, dlatego się oszczędza. Więc poprawiłbym na to że masowo robi się oszczędnie, a profesjonalnie porządnie. Amator też może zrobić profesjonalnie o ile wystarczy mu wiedzy.

Spawarka jest dla amatorów, ale została wykonana przez profesjonalistów. Produkcja wymaga ograniczenia ludzkiej pracy i tak zostało to zrobione, PCB z grubymi ścieżkami i dużą liczbą przelotek, zmniejsza ilość ręczne wykonywanie połączeń, co przy tysiącach sztuk robi różnicę w kosztach produkcji. Dlatego konstruktorzy fabrycznych urządzeń będą preferowali PCB, nawet kiedy nie jest najlepszym rozwiązaniem, zmniejsza koszty więc opłaca się je dostosować.

To samo dotyczy odprowadzania ciepła z półprzewodników mocy SMD na PCB, nie jest to najlepsze rozwiązanie, nie jest łatwo, ale jest tanio dla producenta.

Wiesz.... w Chinach kupisz wszystko, nawet laminat o grubości miedzi 0,5mm. Tylko klient chce tanio takie małe spawarki...
Są po prostu produkty z serii ekonomicznej i profesjonalnej. A że na allegro potem wypisują najróżniejsze głupoty o tych ekonomicznych to już inna bajka.
Chodzi mi o to że 100A to jest mała spawarka. To nie jest sprzęt profesjonalny.