K čemu jsou desky plošných spojů? Proč se používají desky plošných spojů a jak fungují – Telegraph

Desky plošných spojů se v elektronických zařízeních široce používají k propojení jednotlivých součástek. Takové desky spojují všechny součástky do jednoho celku. устройство, čímž se mezi nimi vytváří elektrické spojení. Části jsou upevněny k podkladu, na kterém je znázorněn vzor tištěných vodičů ve formě tenkých řádkya vývody prvků jsou pájeny. Použití desek plošných spojů zajišťuje spolehlivost a trvanlivost zařízenía také zjednodušuje jejich shromáždění a opravit.

Chcete-li zobrazit sekci, která vás zajímá, klikněte na odkaz:

⚡ Výhody použití desek plošných spojů

⚡ Jak fungují desky plošných spojů?

⚡ K čemu se používají prkénka na pájení?

⚡ Proč se lakují desky plošných spojů?

⚡ Jakou teplotu snesou desky plošných spojů

⚡ Závěry

podrobnosti

Desky plošných spojů jsou nedílnou součástí moderní elektroniky. Umožňují propojit různé součástky – od mikročipů až po kondenzátory – a vytvořit tak funkční zařízení. Desky plošných spojů navíc výrazně zjednodušují proces instalace a diagnostiky zařízení, protože všechny potřebné vodiče a stopy jsou na nich již předem naneseny. Přestože si desky plošných spojů lze vyrobit svépomocí, může tento přístup často vést k chybám, selhání nebo poškození zařízení. Proto je pro zajištění vysoce kvalitního provozu a spolehlivosti zařízení lepší svěřit návrh a výrobu desek plošných spojů odborníkům v tomto oboru.

Jak fungují desky plošných spojů

Protože každá elektronická součástka je reprezentována samostatně, deska plošných spojů (PCB) je kombinuje a vytváří jedno elektronické zařízení. Existuje mnoho různých metod, jak lze desku plošných spojů vytvořit, a některé z nich odolávají velmi vysokým teplotám.

V typickém elektrickém obvodu se elektrický proud přenáší mezi jednotlivými součástkami vodiči a také vzduchem. Deska s plošnými spoji obsahuje vodiče, které spojují všechny elektrické součástky na jednom místě. Součástky jsou k desce připevněny a vývody těchto součástek jsou připojeny k příslušným vodičům.

K čemu se používají prkénka?

Nepájivé desky se široce používají k vytváření prototypů elektronických zařízení. Mohou být použity k ověření funkčnosti elektronického obvodu, nastavení a testování různých komponent a spojení před vytvořením plně funkčního zařízení.

Existují dva typy nepájivých desek: s pájením a bez pájení. Pro vytvoření nepájivé desky je třeba vybrat správnou velikost a tvar a poté vytvořit speciální výkres. Poté lze vodiče připojit k desce pájením. Nakonec se zkontroluje, zda byly spoje provedeny správně.

Proč se lakují desky plošných spojů?

K ochraně desky a jejích částí před vnějšími vlivy, jako je prach a vlhkost, se používají různé nátěry: laky, pryskyřice, různé kapaliny. Charakteristickým rysem laků je jejich vysoká pevnost: jsou schopny odolat zvýšenému mechanickému a tepelnému zatížení.

Po nanesení pryskyřice a vytvrzení se vytvoří další vrstva, která poskytuje ochranu před vlivy prostředí, toxickými látkami a polyvinylchloridem. Díky tomu si desky plošných spojů potažené vrstvou pryskyřice zachovávají své vlastnosti po dlouhou dobu.

Jakou teplotu snesou desky plošných spojů

Desky plošných spojů odolávají velmi vysokým teplotám. Nejvyšší nároky na pevnost desek plošných spojů jsou kladeny na desky používané v leteckém a kosmickém průmyslu.

Tyto desky musí odolávat velmi vysokým teplotám až do 145 °C, bez ohledu na to, zda se nacházejí v brzdovém systému, motoru nebo jiné jednotce. Desky plošných spojů musí navíc odolávat extrémním podmínkám, jako jsou silné vibrace a vysoká vlhkost.

Tipy pro práci s deskami plošných spojů

Pro přesnější výrobu desek plošných spojů lze použít laserové gravírování. Tato metoda umožňuje čistší a úhlednější obrys pro přesnější spojení součástek.

Při práci s deskami plošných spojů je třeba dodržovat několik jednoduchých pravidel. Nepoužívejte jako pracovní plochu nestabilní povrchy, jako jsou koberce nebo polštáře. Veškeré nástroje musí být čisté a nepoškozené. A konečně, abyste si chránili oči před škodlivými látkami a dalšími škodlivými účinky, musíte používat ochranné brýle a další osobní ochranné prostředky.

Závěr

Desky plošných spojů se v moderní elektronice široce používají zařízení a poskytnout jejich spolehlivost a trvanlivost. Odolávají vysokým teplota a extrémní podmínky, takový jako vibrace a vlhkost. Nepájivé desky se používají k vytváření prototypů elektronických zařízení. Při práci s deskami plošných spojů je důležité dodržovat pravidla zabezpečení a použijte speciální Nástroje a ochranu očí.

Existuje několik LED žárovek, které se strašně zahřívají, takže se rychle opotřebují a také přehřejí napájecí desku (ovladač) a po několika letech (v nejlepším případě) úplně selžou.

Takže bych rád zjistil, jaký by měl být optimální výkon a plocha pro odvod tepla LED lampy, při které bude fungovat. v jemném režimu s teplotou řekněme ne vyšší než 40 °C – 50 °C je to nezbytné pro dosažení dlouhé životnosti, například lampa století , který funguje dlouho, protože dodávaný výkon je mnohem menší než jmenovitý.

Abych to mohl udělat, provedu jednoduchý malý experiment s LED deskou, abych vyhodnotil závislost teploty desky na výkonu LED diod.

Trénink

Napájecí vodiče jsou připájeny k desce s LED diodami ( červená – plus, černá — mínus). Pro měření teploty pomocí termočlánku je senzor pro nejlepší tepelný kontakt přilepen tepelně vodivým lepidlem.

Deska má mnoho montážních pozic, ale je na ní instalováno pouze 18 povrchově montovaných LED diod velikosti 5730 s výkonem 0.5 W, tj. celkový jmenovitý výkon je 9 W.

Průběh práce

Deska je připojena k napájení a termočlánek k multimetru. Různé hodnoty napětí se nastavují plynulou regulací. Napětí, proud a teplota se zaznamenávají v ustáleném stavu (přibližně 30 minut provozu). Okolní teplota je asi 25 °C. nucené chlazení nebo chladič se nepoužívá.

Výsledek

Výsledky měření jsou shrnuty v tabulce spolu s výpočtem výkonu.

Vykreslení grafu závislosti

Výsledkem byl téměř lineární vztah.

Kontrola plochy na 1 watt

V otevřených zdrojích lze nalézt v inženýrství velmi užitečnou hodnotu pro plochu desky s deskou pro přípustný ztrátový výkon 1 W pro teplotu nepřesahující 40 °C. Zkusme to porovnat se získanými výsledky [1].

Rozměry desky 19.8 mm x 93 mm:

Oblast plošných spojů = 19.8 mm * 93 mm = 1841.4 mm² = 18.41 cm²

Nyní zjistěme, kolik energie je na této desce přijatelné rozptýlit, aby teplota nestoupala nad 40 °C (za normálních podmínek):

Výkon desek plošných spojů = Oblast plošných spojů/Oblast1Z = 18.41/15.3 = 1.20 W

Nyní pomocí grafu zjistíme, jaký výkon odpovídá teplotě 40 °C (to je bod A):

Vzhledem k tomu, že pouze část energie se přeměňuje na teplo, budeme účinnost LED diod považovat za 50 % (zde jsou jednoduché), pak se tepelný výkon rovná:

Tepelná energie = Výkon desek plošných spojů*0.5 = 1.6 W * 0.8 = 0.8 W

Nyní vydělíme plochu výkonem a zjistíme, kolik je potřeba na 1 Watt:

Plocha1W_Výpočet = Plocha DPS /Tepelná energie = 18.41 cm² / 0.8 W = 23.01 cm²/W

Vzhledem k určité nerovnosti grafu v tomto rozsahu, dodatečnému odvodu tepla ve formě drátů a přibližně vypočítané účinnosti považuji výsledky za docela blízké tomu, co bylo oznámeno. To znamená, že pokud provedeme výpočty, máme:

Závěry

První část experimentu (vyhodnocení)

Závěrem lze konstatovat, že pro provozní teplotu do 50 °C je potřeba plocha desky 18.41 cm² s nejvyšším celkovým výkonem LED 2.5 W (při účinnosti 50 %). Vzhledem k tomu, že okolní teplota může být vyšší než běžné podmínky (25 °C) a chlazení vzduchem není dokonalé, doporučuji dodávat na takovou desku maximálně 2 W. Pro jednu LED lampu tedy potřebujete:

Vzhledem k velikosti a snadné montáži by bylo optimální 8 W.

Druhá část experimentu (vypočtená)

Ohledně vypočítané plochy. Pokud vezmeme v úvahu, že účinnost těchto LED diod je menší než 50 %, bude výsledek ještě přibližnější. V každém případě si myslím, že je adekvátní použít při návrhu desek plošných spojů číslo 15.3 cm²/W.