บอร์ดการกระจายพลังงานแบบกำหนดเอง: การออกแบบแอปพลิเคชันและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

ในอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยการจัดการพลังงานมีความสำคัญเช่นเดียวกับการไหลของข้อมูล ไม่ว่าจะเป็นหุ่นยนต์โดรนระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมระบบพลังงานหมุนเวียนหรืออุปกรณ์ผู้บริโภคการกระจายพลังงานสามารถกำหนดความน่าเชื่อถือความปลอดภัยและความสามารถในการปรับขนาดของโครงการ นี่คือที่บอร์ดกระจายพลังงานแบบกำหนดเอง (PDBs) เข้ามาเล่น ซึ่งแตกต่างจากโซลูชันนอกชั้นวาง PDB ที่ปรับแต่งให้สามารถควบคุมรางแรงดันไฟฟ้าเส้นทางปัจจุบันและกลไกความปลอดภัยเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะของโครงการ

บอร์ดการกระจายพลังงานคืออะไร?

บอร์ดการกระจายพลังงาน (PDB) เป็นแผงวงจรที่ออกแบบมาเพื่อกำหนดเส้นทางพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งที่มา (เช่นแบตเตอรี่หน่วยจ่ายไฟหรือระบบจัดเก็บพลังงาน) ไปยังระบบย่อยหรือส่วนประกอบหลายอย่าง มันทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางกลางสำหรับการส่งพลังงานเพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์แต่ละตัวจะได้รับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการและปัจจุบันอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ

ในขณะที่ PDB ทั่วไปมีให้บริการ แต่อาจไม่ตรงกับความต้องการแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าปัจจุบันหรือแบบฟอร์มปัจจัยของแอพพลิเคชั่นที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้นวิศวกรและนักออกแบบจึงหันไปใช้ PDB ที่กำหนดเองเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพ

ทำไมต้องเลือก PDB ที่กำหนดเอง?

รางแรงดันไฟฟ้าที่ปรับแต่ง

รองรับแรงดันไฟฟ้าหลายตัว (เช่น 12V, 5V, 3.3V) สำหรับเซ็นเซอร์โปรเซสเซอร์และแอคทูเอเตอร์

ลดความจำเป็นสำหรับตัวแปลงหลายตัวที่กระจัดกระจายไปทั่วระบบ

เค้าโครงที่ดีที่สุด

ลดแรงดันไฟฟ้าลดลงและสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ด้วยการกำหนดเส้นทางการติดตามที่กำหนดเอง

ปรับรูปร่างของบอร์ดให้เข้ากับสิ่งกีดขวางที่ไม่ซ้ำกันโดรนหรือหุ่นยนต์ขนาดกะทัดรัด

คุณสมบัติการป้องกันแบบบูรณาการ

รวมถึงฟิวส์, ไดโอดทีวี, การป้องกันขั้วย้อนกลับและเซ็นเซอร์ปัจจุบัน

ปกป้องโหลดที่ละเอียดอ่อนจากไฟกระชากกางเกงขาสั้นและการเดินสาย

ความสามารถในการปรับขนาดและโมดูลาร์

อนุญาตให้เชื่อมต่อแบบปลั๊กแอนด์เพลย์ได้ง่ายสำหรับโหลดเพิ่มเติม

การออกแบบที่พิสูจน์ได้ในอนาคตโดยการจองพอร์ตที่ไม่ได้ใช้หรือเพิ่มส่วนหัวการขยายตัว

ประสิทธิภาพด้านต้นทุนในระดับ

ในขณะที่การออกแบบเบื้องต้นมีราคาแพงกว่าการผลิตปริมาณมากลดต้นทุนต่อหน่วยเมื่อเทียบกับการซ้อนโซลูชั่นนอกชั้นวาง

ข้อควรพิจารณาการออกแบบที่สำคัญ

เมื่อพัฒนา PDB ที่กำหนดเองต้องได้รับการแก้ไขด้านวิศวกรรมหลายด้านอย่างรอบคอบ:

1. การวิเคราะห์โหลด

คำนวณข้อกำหนดปัจจุบันของระบบทั้งหมด

ระบุจุดสูงสุดเทียบกับโหลดต่อเนื่อง

พิจารณาแหลมชั่วคราวจากมอเตอร์รีเลย์หรือเครื่องส่งสัญญาณ RF

2. การแปลงพลังงาน

รวมตัวแปลง DC-DC สำหรับอุปกรณ์ขั้นตอนการก้าวขึ้นหรือแยกออกจากกัน

จัดลำดับความสำคัญประสิทธิภาพเพื่อลดการกระจายความร้อน

3. การจัดการความร้อน

ใช้ชั้นทองแดงที่หนาขึ้นสำหรับร่องรอยปัจจุบัน

ใช้ความร้อน vias และ sinks ความร้อนเพื่อแพร่กระจายการกระจาย

4. คุณสมบัติด้านความปลอดภัย

รวมถึงการป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินพิกัดการป้องกันลัดวงจรและการตรวจจับความผิดปกติของพื้นดิน

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสอดคล้องกับมาตรฐาน (UL, CE, IPC-2221)

5. การเลือกตัวเชื่อมต่อ

เลือกตัวเชื่อมต่อที่ได้รับการจัดอันดับข้างต้นโหลดปัจจุบันที่คาดไว้

จัดลำดับความสำคัญของกลไกการล็อคสำหรับแอปพลิเคชันที่มีแนวโน้มการสั่นสะเทือน (เช่นโดรน)

6. แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดของ PCB

ร่องรอยและเครื่องบินกว้างสำหรับสายไฟ

การต่อสายดินดาวเพื่อป้องกันการมีเพศสัมพันธ์

การแยกระหว่างส่วนพลังงานต่ำและพลังงานที่ละเอียดอ่อน

แอปพลิเคชันของ PDB ที่กำหนดเอง

โดรน & uavs

แจกจ่ายพลังงานแบตเตอรี่ให้กับ ESCs (ตัวควบคุมความเร็วอิเล็กทรอนิกส์) ตัวควบคุมการบินกล้องและเซ็นเซอร์

รวมการตรวจสอบแบตเตอรี่และการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

หุ่นยนต์

เส้นทางพลังงานไปยังเซอร์โวเซ็นเซอร์ LIDAR คอนโทรลเลอร์และโมดูลการสื่อสาร

ป้องกันไม่ให้สีน้ำตาลเมื่อมอเตอร์ดึงแหลมในปัจจุบันอย่างฉับพลัน

ระบบพลังงานทดแทน

จัดการพลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์กังหันลมหรือการตั้งค่าไฮบริด

สมดุลระบบจัดเก็บพลังงานหลายระบบ

ยานยนต์และ EVS

ให้การกระจายที่แข็งแกร่งและป้องกันการสั่นสะเทือนของระบบ 12V, 24V หรือ 48V

บูรณาการการวินิจฉัยและการตรวจสอบ CAN-BUS

ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม

Power PLCs, รีเลย์, แอคทูเอเตอร์และเซ็นเซอร์

ตรงตามความปลอดภัยที่เข้มงวดและการปฏิบัติตาม EMI

แนวโน้มในอนาคตในการออกแบบ PDB แบบกำหนดเอง

การกระจายพลังงานอัจฉริยะ
การรวมไมโครคอนโทรลเลอร์หรือ FPGAs สำหรับการปรับสมดุลโหลดแบบไดนามิกการตรวจจับความผิดและการตรวจสอบระยะไกล

PDB ที่เปิดใช้งาน IoT
การตรวจสอบการบริโภคในปัจจุบันเงื่อนไขความร้อนและบันทึกความผิดพลาด

การย่อขนาดและบอร์ดที่มีความหนาแน่นสูง
การผลิต PCB ขั้นสูง (HDI, ส่วนประกอบในตัว) จะช่วยให้ PDB ขนาดกะทัดรัด แต่ทรงพลัง

เซมิคอนดักเตอร์กว้างแบนด์
การใช้อุปกรณ์ SIC (Silicon Carbide) และอุปกรณ์ Gan (Gallium Nitride) สำหรับการแปลงที่มีประสิทธิภาพสูงและความทนทานต่อแรงดันสูง

บทสรุป

บอร์ดการกระจายพลังงานแบบกำหนดเองเป็นมากกว่าแค่วงจร - เป็นกระดูกสันหลังของประสิทธิภาพของระบบที่เชื่อถือได้ ด้วยการปรับแต่งการควบคุมแรงดันไฟฟ้าคุณสมบัติด้านความปลอดภัยและการออกแบบเชิงกลวิศวกรสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นการป้องกันที่ดีขึ้นและความยืดหยุ่นที่ราบรื่น ในขณะที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยังคงพัฒนาไปสู่ระบบที่มีขนาดกะทัดรัดอัจฉริยะและหิวโหยมากขึ้น PDB ที่กำหนดเองจะมีบทบาทสำคัญในการเปิดใช้งานแอพพลิเคชั่นรุ่นต่อไปในอุตสาหกรรม