Hvilke problemer skal dioder være opmærksomme på i PCB-layoutet af energiudstyr?

一, Termisk styring: fra varmeafledningsvej til termisk modstandskontrol
1. Optimering af varmeafledningsvejen
Kan overstige den nominelle værdi (såsom 125 grader for silicium-baserede dioder og 175 grader for SiC-dioder), hvilket resulterer i termisk sammenbrud eller parameterdrift.
Beregning af kobberhudareal: 8-10 mm² varmeafledning af kobberhud er påkrævet for hver 1W strømforbrug. For eksempel kræver en bestemt 10A ensretterdiode mindst 400 mm² kobberhud ved et strømforbrug på 50W, men i det faktiske design bevares kun 2 mm² kobberhud, hvilket resulterer i en overgangstemperatur på 150 grader og forårsager batchfejl.
En bestemt fotovoltaisk inverter reducerede overgangstemperaturen for SiC-dioder fra 120 grader til 95 grader ved at øge via-densiteten.
Heat dissipation fins and thermal conductive materials: High power scenarios (such as>50W) kræver brug af varmeafledningsfinner, og termisk ledende silikone (termisk modstand 0,1-0,5 grader /W) bruges til at reducere termisk kontaktmodstand. En bestemt ladestation til elektriske køretøjer anvender en vandkølet plade + termisk ledende silikonefedtskema, som øger effekttætheden til 5kW/L.
2 Hot Layout Principper
Luftkanaldesign: Varmeelementer (såsom dioder og MOSFET'er) bør arrangeres forskudt langs luftstrømmens retning for at undgå, at høje komponenter (såsom induktorer) blokerer luftkanalen. En vis industriel strømforsyning oplevede en lokal temperaturstigning på 20 grader på grund af en transformer, der blokerede luftkanalen.
Skillevægsarrangement: Enheder er opdelt efter deres varmeudvikling. Komponenter med dårlig varmemodstand (såsom elektrolytiske kondensatorer) placeres opstrøms for køleluftstrømmen, mens højvarmegenererende komponenter (såsom effektdioder) er placeret nedstrøms. Strømforsyningen til en bestemt server er designet med partitionering for at reducere den samlede temperaturstigning med 15 grader.
Termisk følsom enhedsbeskyttelse: Krystaloscillatorer med lavere temperaturspecifikationer bør placeres ved luftindtaget eller bunden af ​​udstyret, og undgå at blive placeret direkte over varmeanordningen.
2, Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC): Parasitisk parameterkontrol og signalisolering
Danner LC-oscillation og genererer spidsspænding. For eksempel i et bestemt adapterprojekt var afstanden mellem dioden og filtreringskondensatoren 50 mm, og den målte omvendte spidsspænding nåede 600V (diodemodstandsspændingen var 400V), hvilket resulterede i batch-nedbrud.
Kompakt layout: Dioden skal støde op til ensretterbroen eller belastningsterminalen, og ledningslængden skal kontrolleres inden for 5 mm; Filterkondensatorer er anbragt i nærheden for at danne et kompakt "diodekondensator"-kredsløb. En vis kommunikationsstrømforsyning reducerede den omvendte spidsspænding fra 600V til 380V ved at forkorte vejen.
Afkoblingskondensatorlayout: Højfrekvente støjfiltreringskondensatorer (såsom 0,1 μ F X7R MLCC) bør placeres i nærheden af ​​diodens VIN-stift med en ledningsafstand på mindre end eller lig med 1 mm for at undgå via støj. En bestemt DC-DC-konverter optimerede afkoblingskondensatorlayoutet for at reducere output-ripplen fra 200mV til 50mV.
Signalisolering og jordforbindelse
Enkeltpunktsjording: Strømkredsløbet og kontrolkredsløbet er adskilt og anvender en enkeltpunktsjordingsmetode. For eksempel er de omgivende komponenter i den primære PWM-kontrol-IC jordet til IC-jorden og derefter forbundet til jorden på den store kondensator; Komponenterne omkring den sekundære TL431 er jordet til dens 3. ben og derefter forbundet til udgangskondensatorens jord. En vis industriel strømforsyning har øget sin EMI-testbeståelsesrate fra 60 % til 95 % gennem enkeltpunktsjording.
Isolering af små signalledninger: Nøglesignalledninger (såsom strømsamplingsledninger, optokobler-feedback-ledninger) bør holdes væk fra højstrømsledninger (mellemrum større end eller lig med 2 mm) for at undgå parallelle ledninger. Kontrollens falske udløsningshastighed for en bestemt motordriver steg med 30 % på grund af, at signalledningen er parallel med strømledningen.
3, Procesoptimering: Paddesign og svejsekontrol
1. Designspecifikation for loddepuder
Størrelsesmatch: Design loddepuder strengt i overensstemmelse med emballagemanualen. For eksempel skal længden af ​​DO-214AC-pakkens loddepude være 6,5 ± 0,5 mm. Hvis designet til at være 5 mm, vil det resultere i virtuel lodning. På grund af ukorrekt pudestørrelse nåede den virtuelle loddehastighed af dioder i en bestemt forbrugerelektronikproduktionslinje 15%.
Polaritetsidentifikation: Polariserede dioder (såsom Schottky-dioder) skal mærkes med anode (A) og katode (K) på printkortet for at undgå omvendt forbindelse. En bestemt fotovoltaisk inverter blev udbrændt på grund af den omvendte tilslutning af dioder, hvilket resulterede i et tab på over 500.000 yuan.
2 Svejseprocesstyring
Reflow soldering temperature curve: peak temperature controlled at 240 ± 5 ℃, holding time 30-60 seconds. Excessive temperature (>260 grader) kan forårsage oxidation af diodechips, mens utilstrækkelig temperatur (<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%.
Bølgelodning nedsænkningsdybde: Nedsænkningsdybden af ​​stifterne i loddet er 1/2-2/3 af længden. På grund af utilstrækkelig nedsænkning af tin blev stifterne på et bestemt strømmodul pillet af printet, hvilket resulterede i en stigning på 20 % i reparationsraten.
4, Sikkerhedsregler: Elektrisk frigang og beskyttelsesdesign
1. Elektrisk frigang og krybeafstand
Standardkrav: Når indgangsspændingen er 50V-250V, skal L-N-krybeafstanden foran sikringen være større end eller lig med 2,5 mm, og den elektriske afstand skal være større end eller lig med 1,7 mm; afstanden mellem den primære side og den sekundære side skal være større end eller lig med 6,4 mm. På grund af utilstrækkelig frigang fik en medicinsk strømforsyning højspændingssiden og lavspændingssiden til at kollidere, hvilket resulterede i en sikkerhedsulykke.
Isolering af slidser: Hvis afstanden mellem komponentens ben er mindre end eller lig med 6,4 mm, er slidsing (bredde større end eller lig med 1 mm) påkrævet for at forbedre isoleringen. En vis industriel controller har øget beståelseshastigheden af ​​spændingsmodstandstest fra 70% til 100% gennem slotdesign.
2 Beskyttelsesdesign

ESD-beskyttelse: Tilføj en jordingsbeskyttelsesring (bredde større end eller lig med 0,5 mm) nær diodestiften, og brug et anti-statisk armbånd og arbejdsbord under montering. På grund af manglen på anti-statiske foranstaltninger i en bestemt forbrugerelektronikproduktionslinje er fejlfrekvensen for diodebrugere steget fra 2 % til 15 %.
Overspændingsbeskyttelse: Den omvendte modstå spændingsværdi bør være 1,5-2 gange den faktiske maksimale omvendte spænding, og et RC-absorptionskredsløb (modstand på 100 Ω -1k Ω, kapacitans på 0,1-0,47 μ F) bør tilføjes. Et bestemt 220V AC ensretterkredsløb bruger 300V spændingsbestandige dioder, og når netspændingen svinger til 240V, når den omvendte spænding 340V, hvilket resulterer i batch-nedbrud.