Apakah pantas menggunakan lapisan internal sebagai alas tidur jika saya ingin menghangatkan PCB multilayer saya?

Saya perlu merancang sirkuit untuk menghangatkan PCB saya. Ada banyak cara untuk membangun sirkuit seperti itu. Tapi saya belajar dari pos " Pemanasan PCB di lingkungan suhu rendah " yang mungkin saya bisa menggunakan jejak sebagai pemanas.

Ide pertama saya adalah menggunakan salah satu lapisan internal sebagai tempat tidur panas dan menempatkan jejak tembaga di sana. Saya telah mencari di Internet untuk sementara waktu tetapi saya tidak dapat menemukan catatan aplikasi atau diskusi tentang topik ini.

Jadi pertanyaan saya adalah: apakah baik atau layak menggunakan lapisan internal sebagai tempat tidur panas? Jika tidak, ada kerugiannya?

(Saya tidak terbiasa dengan proses pembuatan papan PCB. Jadi saya tidak begitu yakin apakah saya bisa menempatkan jejak di lapisan internal)

— billyzhao
sumber

Ide yang menarik. Saya tidak bisa melihat mengapa itu tidak berhasil, selama Anda merutekan jejak pemanas Anda di sekitar vias, melalui lubang, dll.

— Nick Johnson

Ide keren Saya bertanya-tanya, apakah Anda harus mengambil langkah-langkah untuk memastikannya memanaskan secara merata. Jika ada komponen besar dan berat di salah satu sudut papan, mungkin Anda harus memusatkan jejak pemanasan di sana sehingga tidak ada gradien suhu yang sangat tajam. Saya tidak tahu apakah benar-benar ada bahaya yang terkait dengan pemanasan yang tidak merata, tapi saya bisa melihat di mana itu mungkin - tetapi beberapa orang yang benar-benar tahu fisika / mekanisme papan PC harus katakan.

— JRE

Ini semua tentang gradien panas. Jika mereka cukup kecil untuk semua bahan maka tidak ada yang perlu dikhawatirkan.

— PlasmaHH

@PlasmaHH: Jadi, apakah sangat sulit untuk berurusan dengan gradien panas? Karena sepertinya belum ada yang melakukan percobaan terkait dan memposting artikel.

— billyzhao

@ billyzhao: Saya telah melihatnya dilakukan di banyak tempat, tidak tahu tentang publikasi apa pun. Cara Anda menangani gradiant panas adalah dengan tidak membuatnya melebihi batas tertentu.

— PlasmaHH

Jawaban:

Saya pikir Anda bisa melakukan ini. Sarankan trek serpentin yang tidak membentuk koil sehingga medan magnet tidak terlalu kuat. Anda dapat melindungi secara elektrostatis dengan bidang tanah, tetapi medan magnet akan menembus segalanya, jadi jika Anda memiliki sirkuit sensitif, Anda mungkin perlu menyaring PWM ke sesuatu yang lebih seperti DC (bukan masalah besar, hanya beberapa induktor dan kapasitor) .

Ketebalan tembaga dan resistivitas serta etsa jejak halus tidak terkontrol dengan baik, tetapi +/- 20% bukan masalah besar pada pemanas (dan Anda mungkin bisa mendapatkannya berulang kali).

Secara pribadi, saya akan menggunakan termistor SMT murah untuk sensor dengan asumsi Anda hanya ingin mengontrol pada satu suhu. Cukup masukkan dan itu akan berhasil. Akan ada kesenangan yang cukup membuat pemanas bekerja dengan baik.

Berikut adalah contoh pola yang digunakan dalam pemanas film komersial:

masukkan deskripsi gambar di sini

Anda harus berlari-lari melalui lubang, tetapi jika Anda menghabiskan vias buta yang dapat diminimalkan.

— Spehro Pefhany
sumber

Terima kasih. Saya telah memilih termistor yang tepat. Arus yang melalui jejak langsung dari sumber daya DC. Jadi mungkin saya tidak perlu mempertimbangkan medan magnet, bukan?

— billyzhao

Ya, itu hanya akan memengaruhi hal-hal sementara ketika Anda mengubahnya. Anda mungkin ingin menambahkan beberapa histeresis sehingga tidak terlalu sering berganti (atau terombang-ambing karena umpan balik kecil yang tidak terduga).

— Spehro Pefhany

Anda bahkan dapat membuat spiral panjang dari jejak tipis di beberapa tempat dan menggunakannya sebagai sensor termal. Ini akan memerlukan sedikit percobaan, tetapi dapat bekerja dengan sangat baik untuk membangun papan yang dikontrol suhu seperti itu. Penyimpangan termal dalam resistensi dalam tembaga hanya 3,9 * 10 ^ -3, jadi jika Anda dapat membuat jejak 10 ohm pada 20 derajat C, itu akan menjadi sekitar 12,3 ohm pada 80 derajat C. Tentu saja perbedaan yang dapat dideteksi, tetapi bukan perbedaannya. termudah.

(Anda dapat menggunakan kalkulator di bagian bawah halaman ini )

Anda juga bisa meletakkan beberapa modul PTC atau NTC di salah satu permukaan :-) Tapi itu kurang mengesankan / ajaib :-P

Seperti yang disarankan @PlasmaHH dalam komentar Anda harus berhati-hati untuk tidak memulai memompa energi ke dalamnya, untuk mencegah dari perbedaan besar terjadi. Jika Anda menambahkan energi dalam jumlah kecil hingga sedang ke lapisan tengah, maka energi tersebut dapat memiliki waktu untuk menghilang secara merata.

Anda dapat membantu menghilangkan energi dengan meninggalkan tembaga di antara jejak pemanasan yang dapat membawa panas berlebih dari satu titik tanpa komponen ke titik banyak. Anda dapat lebih membantunya dengan meletakkan pemanas di antara dua bidang daya yang hampir padat, tetapi saya tidak berharap itu diperlukan. Konduktivitas termal dari bahan FR4 sudah sangat baik juga.

Hanya saja, jangan mengambil tembaga apa pun yang tidak Anda butuhkan untuk pemanasan, itu akan banyak membantu, dan jika Anda dapat menghubungkannya dengan jejak tanah atau pesawat yang aman: Pertama-tama, itu akan membawa panas ke pesawat itu. , yang membantu, tetapi juga menghindari resonansi dan seperti itu ketika Anda mulai PWM-ing pemanas.

— Asmyldof
sumber

Ide bagus menggunakan jejak sebagai sensor - Anda bahkan dapat menggabungkan keduanya dan mengukur ketahanan jejak pemanasan untuk menentukan seberapa panas mereka.

— Nick Johnson

@NickJohnson Yang bisa Anda lakukan dengan kekuatan saat ini, memang, tapi itu akan menjadi efek rata-rata panjang, kecuali Anda melokalisasi produksi panas. Itu juga memiliki keuntungan jika Anda dapat mengorbankan beberapa pin tambahan pada pengontrol, untuk memungkinkan Anda memanaskan secara lokal lebih atau kurang.

— Asmyldof

Jadi maksud Anda ide saya praktis?

— billyzhao

@billyzhao Menerjemahkan jawaban Asmyldof: "Ya, dan berikut adalah beberapa ide bagaimana membuatnya lebih baik dan menghindari beberapa masalah yang mungkin terjadi."

— JRE

Saya tidak akan merekomendasikan PWM-ing pemanas, Anda akan menginduksi semua jenis kebisingan listrik ke sirkuit Anda. Anda perlu menghitung jumlah energi yang Anda butuhkan untuk mempertahankan suhu PCB yang diberikan dan menerapkan DC kecil untuk waktu yang sangat lama, untuk menyediakan energi itu.

— Guill