Na jakie kwestie diody powinny zwracać uwagę w układzie PCB urządzeń energetycznych?

一, Zarządzanie ciepłem: od ścieżki rozpraszania ciepła do kontroli oporu cieplnego
1. Optymalizacja ścieżki odprowadzania ciepła
Może przekroczyć wartość znamionową (np. 125 stopni w przypadku diod-krzemowych i 175 stopni w przypadku diod SiC), co powoduje przebicie termiczne lub zmianę parametrów.
Obliczanie powierzchni powłoki miedzianej: na każdy 1 W pobór mocy wymagane jest rozpraszanie ciepła w powłoce miedzianej o wielkości 8–10 mm². Na przykład pewna dioda prostownicza 10 A wymaga co najmniej 400 mm² powłoki miedzianej przy poborze mocy 50 W, ale w rzeczywistym projekcie zostaje zachowane tylko 2 mm² powłoki miedzianej, co powoduje temperaturę złącza wynoszącą 150 stopni i powoduje awarię partii.
Pewien falownik fotowoltaiczny obniżył temperaturę złącza diod SiC ze 120 stopni do 95 stopni, zwiększając gęstość przelotek.
Heat dissipation fins and thermal conductive materials: High power scenarios (such as>50 W) wymagają użycia żeberek rozpraszających ciepło, a silikon przewodzący ciepło (opór cieplny 0,1-0,5 stopnia/W) służy do zmniejszenia stykowego oporu cieplnego. W niektórych stacjach ładowania pojazdów elektrycznych zastosowano schemat płyty chłodzonej wodą i smaru silikonowego przewodzącego ciepło, co zwiększa gęstość mocy do 5 kW/l.
2 zasady gorącego układu
Konstrukcja kanału powietrznego: Elementy grzejne (takie jak diody i tranzystory MOSFET) powinny być rozmieszczone naprzemiennie wzdłuż kierunku przepływu powietrza, aby uniknąć blokowania kanału powietrznego przez wysokie elementy (takie jak cewki indukcyjne). W pewnym zasilaczu przemysłowym doszło do lokalnego wzrostu temperatury o 20 stopni z powodu transformatora blokującego kanał powietrzny.
Układ partycji: Urządzenia są podzielone według wytwarzania ciepła. Komponenty o słabej odporności cieplnej (takie jak kondensatory elektrolityczne) są umieszczone przed strumieniem powietrza chłodzącego, natomiast komponenty generujące wysoką temperaturę (takie jak diody mocy) są umieszczone za. Zasilacz określonego serwera został zaprojektowany z podziałem, aby zmniejszyć ogólny wzrost temperatury o 15 stopni.
Ochrona urządzenia wrażliwego na temperaturę: Oscylatory kwarcowe o niższych specyfikacjach temperaturowych należy umieścić na wlocie powietrza lub na dole urządzenia, unikając umieszczania ich bezpośrednio nad urządzeniem grzewczym.
2, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC): kontrola parametrów pasożytniczych i izolacja sygnału
Tworzenie oscylacji LC i generowanie napięcia szczytowego. Na przykład w pewnym projekcie adaptera odległość między diodą a kondensatorem filtrującym wynosiła 50 mm, a zmierzone napięcie szczytowe wsteczne osiągnęło 600 V (napięcie wytrzymywane diody wynosiło 400 V), co skutkowało uszkodzeniem partii.
Kompaktowy układ: dioda powinna przylegać do mostka prostowniczego lub zacisku obciążenia, a długość przewodu powinna być kontrolowana w granicach 5 mm; Kondensatory filtrujące są rozmieszczone w pobliżu, tworząc kompaktowy obwód „kondensatora diodowego”. Pewien zasilacz komunikacyjny zmniejszył szczytowe napięcie zwrotne z 600 V do 380 V poprzez skrócenie ścieżki.
Układ kondensatorów odsprzęgających: Kondensatory filtrujące szumy o wysokiej częstotliwości (takie jak 0,1 μF X7R MLCC) należy umieścić w pobliżu styku VIN diody, z odległością przewodów mniejszą lub równą 1 mm, aby uniknąć zakłóceń. Pewna przetwornica DC-DC zoptymalizowała układ kondensatorów odsprzęgających, aby zmniejszyć tętnienie wyjściowe z 200 mV do 50 mV.
Izolacja sygnału i uziemienie
Uziemienie jednopunktowe: Obwód zasilania i obwód sterowania są oddzielone i przyjmują metodę uziemienia jednopunktowego. Na przykład otaczające elementy głównego układu scalonego sterującego PWM są uziemione do masy układu scalonego, a następnie połączone z masą dużego kondensatora; Elementy wokół wtórnego układu TL431 są uziemione do jego trzeciego styku, a następnie podłączone do masy kondensatora wyjściowego. W przypadku pewnego zasilacza przemysłowego współczynnik pomyślnego przejścia testu EMI wzrósł z 60% do 95% przy zastosowaniu uziemienia jednopunktowego.
Izolacja okablowania małego sygnału: Kluczowe linie sygnałowe (takie jak linie próbkowania prądu, linie sprzężenia zwrotnego transoptora) powinny być prowadzone z dala od przewodów wysokoprądowych (odstęp większy lub równy 2 mm), aby uniknąć okablowania równoległego. Częstotliwość fałszywego wyzwalania sterowania określonego sterownika silnika wzrosła o 30% ze względu na równoległość linii sygnałowej do linii energetycznej.
3, Optymalizacja procesu: konstrukcja podkładki i kontrola spawania
1. Specyfikacja projektowa pól lutowniczych
Dopasowanie rozmiaru: Zaprojektuj pola lutownicze ściśle według instrukcji pakowania. Przykładowo długość pola lutowniczego pakietu DO-214AC powinna wynosić 6,5 ± 0,5 mm. Jeśli zostanie zaprojektowany na 5 mm, spowoduje to wirtualne lutowanie. Ze względu na niewłaściwy rozmiar padów, wirtualna szybkość lutowania diod na pewnej linii produkcyjnej elektroniki użytkowej osiągnęła 15%.
Identyfikacja polaryzacji: Diody spolaryzowane (takie jak diody Schottky'ego) muszą być oznaczone anodą (A) i katodą (K) na płytce drukowanej, aby uniknąć odwrotnego podłączenia. W wyniku odwrotnego podłączenia diod spalił się pewien falownik fotowoltaiczny, co spowodowało stratę ponad 500 000 juanów.
2 Sterowanie procesem spawania
Reflow soldering temperature curve: peak temperature controlled at 240 ± 5 ℃, holding time 30-60 seconds. Excessive temperature (>260 stopni) może powodować utlenianie chipów diodowych, natomiast niewystarczająca temperatura (<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%.
Głębokość zanurzenia lutowania na fali: Głębokość zanurzenia kołków w lutowiu wynosi 1/2-2/3 długości. Z powodu niedostatecznego zanurzenia w cynie, piny pewnego modułu mocy odkleiły się od płytki drukowanej, co skutkowało wzrostem szybkości naprawy o 20%.
4, Przepisy bezpieczeństwa: Prześwit elektryczny i projekt ochrony
1. Luz elektryczny i droga pełzania
Wymagania standardowe: Gdy napięcie wejściowe wynosi 50 V-250 V, odległość upływu L-N przed bezpiecznikiem powinna być większa lub równa 2,5 mm, a odstęp elektryczny powinien być większy lub równy 1,7 mm; odległość pomiędzy stroną pierwotną a stroną wtórną powinna być większa lub równa 6,4 mm. Z powodu niewystarczającego odstępu zasilacz medyczny spowodował kolizję-strony wysokiego i niskiego napięcia, co doprowadziło do wypadku związanego z bezpieczeństwem.
Izolacja szczelinowa: Jeśli odległość między ramionami elementu jest mniejsza lub równa 6,4 mm, w celu poprawy izolacji wymagane jest wykonanie szczelin (szerokość większa lub równa 1 mm). Pewien sterownik przemysłowy zwiększył współczynnik pomyślności testów wytrzymałości napięciowej z 70% do 100% w przypadku konstrukcji gniazda.
2 Projekt ochrony

Ochrona ESD: dodaj pierścień zabezpieczający przed uziemieniem (szerokość większa lub równa 0,5 mm) w pobliżu styku diody, a podczas montażu użyj antystatycznej opaski na nadgarstek i stołu warsztatowego. Z powodu braku-środków antystatycznych na pewnej linii produkcyjnej elektroniki użytkowej wskaźnik awaryjności użytkowników diod wzrósł z 2% do 15%.
Ochrona przeciwprzepięciowa: Wartość napięcia wytrzymywanego wstecz powinna wynosić 1,5-2 razy większe od rzeczywistego maksymalnego napięcia wstecznego i należy dodać obwód absorpcyjny RC (rezystancja 100 Ω -1 k Ω, pojemność 0,1-0,47 μF). W pewnym obwodzie prostowniczym 220 V AC zastosowano diody odporne na napięcie 300 V, a gdy napięcie sieciowe waha się do 240 V, napięcie wsteczne osiąga 340 V, co powoduje uszkodzenie wsadu.