Введение

Печатные платы для хранения энергии — это специальные электронные платформы, разработанные для регулирования, хранения и распределения энергии во множестве устройств, начиная от компактной бытовой электроники и заканчивая обширными системами возобновляемой энергии. Их полезность заключается в их способности умело управлять потоком и хранением электрической энергии, что является критически важной функцией в эпоху, когда энергоэффективность и устойчивость имеют первостепенное значение.

Являясь важной частью аккумуляторного модуля в системе хранения энергии, печатная плата хранения энергии играет ключевую роль в безопасности и производительности всей системы.

Тип печатной платы накопителя энергии

В области хранения энергии применение печатных плат (PCB) не является монолитным, а скорее разнообразным, удовлетворяющим спектру функциональных возможностей и эксплуатационных требований.

Жесткие печатные платы

Характеристики: Жесткие печатные платы, отличающиеся своей негибкостью, являются основополагающими элементами многих систем хранения энергии. Изготовленные из прочных материалов, таких как стекловолокно, они обеспечивают непревзойденную долговечность и стабильность.

Применение: Идеально подходит для систем, где движение не является важным фактором, например, в системах хранения солнечной энергии или системах резервного питания. Используется в промышленных условиях для управления крупномасштабным распределением и хранением энергии.

Гибкие печатные платы

Характеристики: Гибкие печатные платы, изготовленные из таких материалов, как полиимид, обеспечивают столь необходимую универсальность для приложений динамического хранения энергии. Их способность сгибаться и изгибаться без повреждений имеет решающее значение в современных компактных решениях для хранения энергии. Позволяет сгибать и складывать, подходит для нелинейных конструкций и способствует общему снижению веса системы.

Применение: используется в аккумуляторных блоках для мобильных устройств, где пространство и форм-фактор имеют решающее значение и являются неотъемлемой частью интеллектуальных носимых устройств, требующих печатных плат, соответствующих эргономичному дизайну.

Жестко-гибкие печатные платы

Характеристики: Жестко-гибкие печатные платы представляют собой гибрид, включающий в себя как жесткие, так и гибкие сегменты на одной плате. Обладает преимуществами жесткости и гибкости. Эта комбинация позволяет усложнить процесс проектирования и сборки, включая сложные электронные схемы. Обеспечивает более компактные конструкции, что важно в приложениях с ограниченным пространством.

Применения: Подходит для приложений, использующих возобновляемые источники энергии, которые требуют надежных, но адаптируемых конфигураций печатных плат. Используется в портативной электронике высокого класса, где оптимизация пространства и долговечность имеют решающее значение.

Рекомендации по проектированию

Выбор высокоэффективных материалов:

Выбирайте такие материалы, как FR-4, металлические подложки и композитные материалы, которые по своей природе подходят для сильноточных приложений. Эти подложки обладают более низким электрическим сопротивлением, повышенной теплопроводностью и превосходной механической прочностью, что необходимо для противостояния воздействию тепла и концентрации тока.

Оптимизация распределения тока:

Реализация сбалансированного распределения тока имеет жизненно важное значение. Этого можно достичь за счет интеграции устройств балансировки тока, резисторов или слоев внутри печатной платы. Такое стратегическое распределение снижает сопротивление и количество перегрева, тем самым повышая надежность и стабильность печатной платы.

Стратегическая трассировка:

При разграничении дорожек печатной платы крайне важно избегать пересечения сильноточных путей с маршрутами цифровых сигналов. Такое разделение необходимо для предотвращения взаимных помех и обеспечения целостности как силовых, так и сигнальных путей.

Использование твердой меди для сильноточных путей:

Твердая медь предпочтительна для путей, по которым протекают значительные токи, из-за ее высокой допустимой нагрузки по току, превосходных свойств рассеивания тепла и способности минимизировать сопротивление проводки и падения напряжения.

Управление температурным режимом в силовых путях:

Учитывая, что большой ток выделяет значительное тепло, которое может быть вредным как для устройства, так и для изделия, особое внимание необходимо уделить путям питания. Обычно это включает в себя укладку значительной площади меди, сверление сквозных отверстий и обнажение меди путем удаления внешнего слоя резистного припоя для ускорения отвода тепла.

Соображения по ЭМС в сильноточных схемах:

Решение проблем ЭМС, связанных с излучением больших токов, имеет первостепенное значение. Эффективны такие методы, как увеличение ширины линий, увеличение размеров апертур и увеличение расстояния между компонентами. Кроме того, обеспечение того, чтобы сильноточные пути были как можно более краткими и стратегически расположены вдали от чувствительных к помехам устройств, имеет важное значение для уменьшения как помех сигнала, так и тепловых воздействий.

Трудности в изготовлении.

Проблемы в травлении:

По мере того, как слой меди становится толще, процесс травления становится все более сложным. Толстая медь требует более контролируемого и точного процесса травления, чтобы обеспечить точность и минимизировать нежелательное боковое травление. Для достижения желаемой глубины без ущерба для целостности конструкции может потребоваться несколько циклов быстрого травления. Увеличенный коэффициент компенсации травления часто необходим для противодействия эффектам бокового травления.

Сложность ламинирования:

Увеличение толщины меди также приводит к более глубоким зазорам в линиях, что требует большего количества смолы для эффективного заполнения этих зазоров. Для решения этой проблемы используются более толстые препреги с высоким содержанием клея и превосходной текучестью смолы. Однако более широкое использование материалов препрега создает риск «скейтбординга» — явления, при котором слои скользят или перемещаются во время ламинирования. Чтобы противодействовать этому, можно использовать дополнительные меры, такие как установка заклепок для усиления связи между основными плитами.

Трудности при бурении:

Поскольку толщина медных пластин обычно превышает 2,0 мм, сверление становится серьезной проблемой. Эффективность рентгеновского излучения при проникновении в толстую медь снижается по мере увеличения толщины материала, что влияет на точность процесса сверления. Традиционные методы решения этих проблем включают увеличение размера колодки, повышение прочности материала на отслаивание и регулировку скорости сверления для снижения нагрузки на материал.

Заключение

По мере технологического прогресса и усиления поиска эффективных и устойчивых энергетических решений важность печатных плат для хранения энергии становится все более заметной. Это больше, чем просто компоненты; они являются основой современной электротехники и играют решающую роль в развитии технологий хранения и управления энергией.