Op welke punten moeten diodes letten bij de PCB-indeling van energieapparatuur?

一, Thermisch beheer: van warmteafvoerpad tot thermische weerstandsregeling
1. Optimalisatie van het warmteafvoerpad
Kan de nominale waarde overschrijden (zoals 125 graden voor op silicium-gebaseerde diodes en 175 graden voor SiC-diodes), wat kan leiden tot thermische storing of parameterafwijking.
Berekening van het koperen huidoppervlak: 8-10 mm² warmteafvoer van de koperen huid is vereist voor elk energieverbruik van 1 W. Een bepaalde 10A gelijkrichterdiode vereist bijvoorbeeld minimaal 400 mm² koperen huid bij een stroomverbruik van 50 W, maar in het daadwerkelijke ontwerp blijft slechts 2 mm ² koperen huid behouden, wat resulteert in een junctietemperatuur van 150 graden en batchfouten veroorzaakt.
Een bepaalde fotovoltaïsche omvormer verlaagde de junctietemperatuur van SiC-diodes van 120 graden naar 95 graden door de via-dichtheid te vergroten.
Heat dissipation fins and thermal conductive materials: High power scenarios (such as>50W) vereisen het gebruik van warmteafvoervinnen, en thermisch geleidende siliconen (thermische weerstand 0,1-0,5 graad /W) worden gebruikt om de thermische contactweerstand te verminderen. Een bepaald laadstation voor elektrische voertuigen maakt gebruik van een watergekoelde plaat + thermisch geleidend siliconenvet, waardoor de vermogensdichtheid wordt verhoogd tot 5 kW/l.
2 Hot Layout-principes
Ontwerp van luchtkanalen: Verwarmingselementen (zoals diodes en MOSFET's) moeten verspringend langs de luchtstroomrichting worden geplaatst om te voorkomen dat hoge componenten (zoals inductoren) het luchtkanaal blokkeren. Een bepaalde industriële stroomvoorziening ondervond een lokale temperatuurstijging van 20 graden doordat een transformator het luchtkanaal blokkeerde.
Verdelingsindeling: Apparaten worden onderverdeeld op basis van hun warmteontwikkeling. Componenten met een slechte hittebestendigheid (zoals elektrolytische condensatoren) worden stroomopwaarts van de koelluchtstroom geplaatst, terwijl componenten met een hoge warmteontwikkeling (zoals vermogensdiodes) stroomafwaarts worden geplaatst. De stroomvoorziening van een bepaalde server is zo ontworpen dat de totale temperatuurstijging met 15 graden wordt beperkt.
Thermisch gevoelige apparaatbescherming: Kristaloscillatoren met lagere temperatuurspecificaties moeten bij de luchtinlaat of onderkant van de apparatuur worden geplaatst, en vermijden dat ze direct boven het verwarmingsapparaat worden geplaatst.
2, Elektromagnetische compatibiliteit (EMC): parasitaire parametercontrole en signaalisolatie
Het vormen van LC-oscillatie en het genereren van piekspanning. In een bepaald adapterproject was de afstand tussen de diode en de filtercondensator bijvoorbeeld 50 mm en bereikte de gemeten omgekeerde piekspanning 600 V (de weerstandsspanning van de diode was 400 V), wat resulteerde in batch-uitval.
Compacte lay-out: de diode moet zich naast de gelijkrichtbrug of belastingsterminal bevinden en de kabellengte moet binnen 5 mm worden geregeld; Filtercondensatoren zijn dichtbij geplaatst om een ​​compact "diodecondensator" -circuit te vormen. Een bepaalde communicatievoeding verlaagde de omgekeerde piekspanning van 600V naar 380V door het pad te verkorten.
Indeling ontkoppelcondensator: Hoogfrequente ruisfiltercondensatoren (zoals 0,1 μ F X7R MLCC) moeten dichtbij de VIN-pin van de diode worden geplaatst, met een bedradingsafstand van minder dan of gelijk aan 1 mm, om via-ruis te vermijden. Een bepaalde DC-DC-omzetter optimaliseerde de lay-out van de ontkoppelcondensator om de uitgangsrimpel te verminderen van 200 mV naar 50 mV.
Signaalisolatie en aarding
Eénpuntsaarding: het stroomcircuit en het stuurcircuit zijn gescheiden en gebruiken een éénpuntsaardingsmethode. De omringende componenten van het primaire PWM-besturings-IC zijn bijvoorbeeld geaard met de IC-aarde en vervolgens verbonden met de aarde van de grote condensator; De componenten rond de secundaire TL431 zijn geaard op de derde pin en vervolgens verbonden met de aarde van de uitgangscondensator. Een bepaalde industriële stroomvoorziening heeft het slagingspercentage voor de EMI-test verhoogd van 60% naar 95% via éénpuntsaarding.
Isolatie van kleine signaalbedrading: Belangrijke signaallijnen (zoals stroombemonsteringslijnen, optocoupler-feedbacklijnen) moeten uit de buurt worden gehouden van bedrading met hoge stroomsterkte (afstand groter dan of gelijk aan 2 mm) om parallelle bedrading te voorkomen. De foutieve triggerfrequentie van een bepaalde motoraansturing nam met 30% toe doordat de signaallijn parallel liep aan de voedingslijn.
3, Procesoptimalisatie: Padontwerp en lascontrole
1. Ontwerpspecificatie voor soldeerpads
Maatafstemming: Ontwerp soldeerpads strikt volgens de verpakkingshandleiding. De lengte van het DO-214AC-soldeerkussentje moet bijvoorbeeld 6,5 ± 0,5 mm zijn. Indien ontworpen om 5 mm te zijn, zal dit resulteren in virtueel solderen. Als gevolg van een onjuiste padgrootte bereikte de virtuele soldeersnelheid van diodes in een bepaalde productielijn voor consumentenelektronica 15%.
Polariteitsidentificatie: Gepolariseerde diodes (zoals Schottky-diodes) moeten op de printplaat worden gelabeld met anode (A) en kathode (K) om omgekeerde aansluiting te voorkomen. Een bepaalde fotovoltaïsche omvormer is doorgebrand als gevolg van de omgekeerde aansluiting van diodes, wat resulteerde in een verlies van meer dan 500.000 yuan.
2 Lasprocescontrole
Reflow soldering temperature curve: peak temperature controlled at 240 ± 5 ℃, holding time 30-60 seconds. Excessive temperature (>260 graden) kan oxidatie van diodechips veroorzaken, terwijl onvoldoende temperatuur (<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%.
Golfsoldeer-dompeldiepte: De onderdompelingsdiepte van de pinnen in het soldeer bedraagt ​​1/2-2/3 van de lengte. Door onvoldoende onderdompeling in tin lieten de pinnen van een bepaalde voedingsmodule los van de printplaat, wat resulteerde in een stijging van het reparatiepercentage met 20%.
4, Veiligheidsvoorschriften: ontwerp voor elektrische speling en bescherming
1. Elektrische speling en kruipweg
Standaardvereisten: Wanneer de ingangsspanning 50V-250V is, moet de L-N kruipafstand vóór de zekering groter zijn dan of gelijk zijn aan 2,5 mm, en de elektrische speling moet groter zijn dan of gelijk zijn aan 1,7 mm; de afstand tussen de primaire zijde en de secundaire zijde moet groter dan of gelijk zijn aan 6,4 mm. Door onvoldoende afstand zorgde een medische stroomvoorziening ervoor dat de hoog-zijde van de spanning en de laagspanningszijde met elkaar in botsing kwamen, wat resulteerde in een veiligheidsongeval.
Sleufisolatie: Als de afstand tussen de poten van het onderdeel kleiner dan of gelijk is aan 6,4 mm, is sleuven (breedte groter dan of gelijk aan 1 mm) vereist om de isolatie te verbeteren. Een bepaalde industriële controller heeft het slagingspercentage van de spanningsbestendigheidstests verhoogd van 70% naar 100% door middel van slotontwerp.
2 Beschermingsontwerp

ESD-bescherming: voeg een aardingsbeschermingsring (breedte groter dan of gelijk aan 0,5 mm) toe nabij de diodepen en gebruik een anti-statische polsband en werkbank tijdens de montage. Door het ontbreken van anti-statische maatregelen in een bepaalde productielijn voor consumentenelektronica is het uitvalpercentage van diodegebruikers gestegen van 2% naar 15%.
Overspanningsbeveiliging: De omgekeerde weerstandsspanningswaarde moet 1,5-2 keer de werkelijke maximale sperspanning zijn, en er moet een RC-absorptiecircuit (weerstand van 100 Ω -1k Ω, capaciteit van 0,1-0,47 μF) worden toegevoegd. Een bepaald 220V AC-gelijkrichtercircuit maakt gebruik van 300V-spanningsbestendige diodes, en wanneer de netspanning naar 240V schommelt, bereikt de sperspanning 340V, wat resulteert in batch-uitval.