À quels problèmes les diodes doivent-elles prêter attention dans la disposition des PCB des équipements énergétiques ?

一, Gestion thermique : du chemin de dissipation thermique au contrôle de la résistance thermique
1. Optimisation du chemin de dissipation thermique
Peut dépasser la valeur nominale (par exemple 125 degrés pour les diodes à base de silicium- et 175 degrés pour les diodes SiC), entraînant une panne thermique ou une dérive des paramètres.
Calcul de la surface de la peau de cuivre : une dissipation thermique de la peau de cuivre de 8 à 10 mm² est requise pour chaque consommation d'énergie de 1 W. Par exemple, une certaine diode de redressement de 10 A nécessite au moins 400 mm² de peau de cuivre pour une consommation électrique de 50 W, mais dans la conception réelle, seulement 2 mm² de peau de cuivre sont conservés, ce qui entraîne une température de jonction de 150 degrés et provoque une défaillance du lot.
Un certain onduleur photovoltaïque a réduit la température de jonction des diodes SiC de 120 degrés à 95 degrés en augmentant la densité des vias.
Heat dissipation fins and thermal conductive materials: High power scenarios (such as>50 W) nécessitent l'utilisation d'ailettes de dissipation thermique, et du silicone thermoconducteur (résistance thermique 0,1-0,5 degré/W) est utilisé pour réduire la résistance thermique de contact. Une certaine station de recharge pour véhicules électriques adopte un système plaque refroidie à l'eau + graisse silicone thermoconductrice, qui augmente la densité de puissance à 5 kW/L.
2 principes de mise en page à chaud
Conception des conduits d'air : les éléments chauffants (tels que les diodes et les MOSFET) doivent être disposés de manière décalée dans la direction du flux d'air pour éviter que des composants hauts (tels que des inducteurs) ne bloquent le conduit d'air. Une certaine alimentation électrique industrielle a connu une augmentation locale de la température de 20 degrés en raison d'un transformateur bloquant le conduit d'air.
Disposition des cloisons : Les appareils sont cloisonnés en fonction de leur production de chaleur. Les composants ayant une faible résistance thermique (tels que les condensateurs électrolytiques) sont placés en amont du flux d'air de refroidissement, tandis que les composants générant beaucoup de chaleur (tels que les diodes de puissance) sont placés en aval. L'alimentation électrique d'un certain serveur a été conçue avec un cloisonnement pour réduire l'augmentation globale de la température de 15 degrés.
Protection des appareils sensibles à la chaleur : les oscillateurs à cristal avec des spécifications de température plus basses doivent être placés à l'entrée d'air ou au bas de l'équipement, en évitant d'être placés directement au-dessus de l'appareil de chauffage.
2, compatibilité électromagnétique (EMC) : contrôle des paramètres parasites et isolation du signal
Former une oscillation LC et générer une tension de crête. Par exemple, dans un certain projet d'adaptateur, la distance entre la diode et le condensateur de filtrage était de 50 mm et la tension de crête inverse mesurée atteignait 600 V (la tension de tenue de la diode était de 400 V), ce qui entraînait une panne du lot.
Disposition compacte : la diode doit être adjacente au pont redresseur ou à la borne de charge, et la longueur du fil doit être contrôlée à moins de 5 mm ; Des condensateurs de filtrage sont disposés à proximité pour former un circuit compact de « condensateur à diode ». Une certaine alimentation de communication a réduit la tension de crête inverse de 600 V à 380 V en raccourcissant le chemin.
Disposition du condensateur de découplage : les condensateurs de filtrage du bruit haute fréquence (tels que 0,1 μ F X7R MLCC) doivent être placés près de la broche VIN de la diode, avec une distance de câblage inférieure ou égale à 1 mm, pour éviter le bruit. Un certain convertisseur DC-DC a optimisé la disposition du condensateur de découplage pour réduire l'ondulation de sortie de 200 mV à 50 mV.
Isolation du signal et mise à la terre
Mise à la terre en un seul point : le circuit d'alimentation et le circuit de commande sont séparés et adoptent une méthode de mise à la terre en un seul point. Par exemple, les composants environnants du circuit intégré de contrôle PWM primaire sont mis à la terre à la masse du circuit intégré, puis connectés à la masse du grand condensateur ; Les composants autour du TL431 secondaire sont mis à la terre sur sa 3ème broche puis connectés à la masse du condensateur de sortie. Une certaine alimentation industrielle a augmenté son taux de réussite aux tests EMI de 60 % à 95 % grâce à une mise à la terre en un seul point.
Isolation du câblage des petits signaux : les lignes de signaux clés (telles que les lignes d'échantillonnage de courant, les lignes de retour d'optocoupleur) doivent être éloignées du câblage à courant élevé (espacement supérieur ou égal à 2 mm) pour éviter le câblage parallèle. Le taux de faux déclenchements de contrôle d'un certain pilote de moteur a augmenté de 30 % en raison du fait que la ligne de signal était parallèle à la ligne électrique.
3, Optimisation des processus : conception des tampons et contrôle du soudage
1. Spécifications de conception pour les plots de soudure
Correspondance des tailles : Concevez les plots de soudure strictement selon le manuel d'emballage. Par exemple, la longueur du plot de soudure du boîtier DO-214AC doit être de 6,5 ± 0,5 mm. S'il est conçu pour mesurer 5 mm, cela entraînera une soudure virtuelle. En raison d'une taille de plot inappropriée, le taux de soudure virtuel des diodes dans une certaine ligne de production d'électronique grand public a atteint 15 %.
Identification de la polarité : les diodes polarisées (telles que les diodes Schottky) doivent être étiquetées avec l'anode (A) et la cathode (K) sur le PCB pour éviter une connexion inversée. Un certain onduleur photovoltaïque a grillé à cause de la connexion inversée des diodes, entraînant une perte de plus de 500 000 yuans.
2 Contrôle du processus de soudage
Reflow soldering temperature curve: peak temperature controlled at 240 ± 5 ℃, holding time 30-60 seconds. Excessive temperature (>260 degrés) peut provoquer une oxydation des puces de diode, tandis qu'une température insuffisante (<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%.
Profondeur d'immersion du brasage à la vague : La profondeur d'immersion des broches dans la soudure est de 1/2 à 2/3 de la longueur. En raison d'une immersion insuffisante dans l'étain, les broches d'un certain module de puissance se sont décollées du PCB, entraînant une augmentation de 20 % du taux de réparation.
4, règles de sécurité : dégagement électrique et conception de protection
1. Distance électrique et ligne de fuite
Exigences standard : lorsque la tension d'entrée est de 50 V-250 V, la ligne de fuite L-N devant le fusible doit être supérieure ou égale à 2,5 mm et le dégagement électrique doit être supérieur ou égal à 1,7 mm ; la distance entre le côté primaire et le côté secondaire doit être supérieure ou égale à 6,4 mm. En raison d'un dégagement insuffisant, une alimentation électrique médicale a provoqué la collision du côté haute-tension et du côté basse tension, entraînant un accident de sécurité.
Isolation des fentes : Si la distance entre les pattes du composant est inférieure ou égale à 6,4 mm, une fente (largeur supérieure ou égale à 1 mm) est nécessaire pour améliorer l'isolation. Un certain contrôleur industriel a augmenté le taux de réussite des tests de tenue en tension de 70 % à 100 % grâce à la conception des emplacements.
2 Conception des protections

Protection ESD : ajoutez un anneau de protection de mise à la terre (largeur supérieure ou égale à 0,5 mm) à proximité de la broche de la diode, et utilisez un bracelet anti-statique et un établi pendant l'assemblage. En raison de l'absence de mesures antistatiques dans une certaine ligne de production d'électronique grand public, le taux de défaillance des utilisateurs de diodes est passé de 2 % à 15 %.
Protection contre les surtensions : la valeur de tension de tenue inverse doit être 1,5 à 2 fois la tension inverse maximale réelle, et un circuit d'absorption RC (résistance de 100 Ω -1k Ω, capacité de 0,1 à 0,47 μ F) doit être ajouté. Un certain circuit redresseur de 220 V CA utilise des diodes résistantes à une tension de 300 V, et lorsque la tension du réseau fluctue jusqu'à 240 V, la tension inverse atteint 340 V, ce qui entraîne une panne de lot.