Czy właściwe jest zastosowanie warstwy wewnętrznej jako łóżka cieplnego, jeśli chcę ogrzać moją wielowarstwową płytkę drukowaną?

14

Muszę zaprojektować obwód do ogrzania mojej płytki drukowanej. Istnieje wiele sposobów zbudowania takiego obwodu. Ale na podstawie postu „ Ocieplenie PCB w środowisku o niskiej temperaturze ” nauczyłem się, że być może mogę użyć śladów jako grzejnika.

Moim pierwszym pomysłem jest użycie jednej z warstw wewnętrznych jako złoża ciepła i umieszczenie tam miedzianych śladów. Przez jakiś czas szukałem w Internecie, ale nie mogę znaleźć żadnej notki aplikacyjnej ani dyskusji na ten temat.

Moje pytanie brzmi zatem: czy dobrze jest zastosować warstwę wewnętrzną jako łóżko grzewcze? Jeśli nie, jakieś wady?

(Nie znam procesu produkcji płytek PCB. Nie jestem więc pewien, czy mogę umieścić ślady w warstwie wewnętrznej)

billyzhao
źródło
1
Fascynujący pomysł. Nie rozumiem, dlaczego to nie zadziała, jeśli prowadzisz ślad grzejnika wokół jakichkolwiek przelotek, otworów itp.
Nick Johnson
Fajny pomysł. Zastanawiam się jednak, czy musiałbyś podjąć kroki, aby upewnić się, że nagrzewa się równomiernie. Jeśli w jednym rogu płyty znajduje się duży, ciężki element, być może będziesz musiał skoncentrować tam ślady ogrzewania, aby nie było tak naprawdę ostrych gradientów temperatury. Nie wiem, czy naprawdę istnieje jakieś niebezpieczeństwo związane z nierównomiernym ogrzewaniem, ale widzę, gdzie to może być - ale ktoś, kto naprawdę zna fizykę / mechanikę płyt PC, musiałby powiedzieć.
JRE
Chodzi o gradienty ciepła. Jeśli są wystarczająco małe dla wszystkich materiałów, nie ma się o co martwić.
PlasmaHH
@PlasmaHH: Czy bardzo trudno jest poradzić sobie z gradientami ciepła? Ponieważ wydaje się, że nikt nie zrobił powiązanych eksperymentów i publikował artykuły.
billyzhao
@billyzhao: Widziałem to w wielu miejscach, choć nie znam żadnych publikacji. Sposób, w jaki radzisz sobie z gradiantami ciepła, polega na tym, aby nie przekraczać określonego limitu.
PlasmaHH

Odpowiedzi:

6

Myślę, że możesz to zrobić. Zaproponuj tory serpentynowe, które nie tworzą cewki, aby pole magnetyczne nie było szczególnie silne. Możesz ekranować elektrostatycznie za pomocą płaszczyzny uziemienia, ale pole magnetyczne przejdzie przez wszystko, więc jeśli masz czułe obwody, może być konieczne filtrowanie PWM do czegoś bardziej podobnego do prądu stałego (nie jest to naprawdę wielka sprawa, tylko niektóre cewki indukcyjne i kondensatory) .

Grubość miedzi, rezystywność i trawienie drobnych śladów nie są tak dobrze kontrolowane, ale +/- 20% nie jest wielkim problemem na grzejniku (i możesz być w stanie uzyskać to powtarzalnie).

Osobiście użyłbym taniego termistora SMT do czujnika, zakładając, że chcesz kontrolować tylko w jednej temperaturze. Po prostu włóż go i będzie działać. Będzie wystarczająco dużo emocji, aby grzejnik działał dobrze.

Oto przykład wzoru zastosowanego w komercyjnym grzejniku filmowym:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Twój musiałby biegać po otworach, ale jeśli wylejesz ślepe przelotki, można to zminimalizować.

Spehro Pefhany
źródło
Dziękuję Ci. Wybrałem odpowiedni termistor. Prąd przechodzi przez ślady bezpośrednio ze źródła prądu stałego. Więc może nie muszę się zastanawiać nad polem magnetycznym, prawda?
billyzhao
Tak, powinno to mieć wpływ tylko na chwilę po zmianie. Możesz dodać trochę histerezy, aby nie zmieniała się zbyt często (lub oscylowała z powodu niewielkich, nieprzewidzianych informacji zwrotnych).
Spehro Pefhany
3

Możesz nawet zrobić długą spiralę cienkiego śladu w kilku miejscach i użyć ich jako czujników termicznych. Będzie to wymagało trochę eksperymentów, ale może bardzo dobrze pracować, aby zbudować taką płytę o kontrolowanej temperaturze. Dryf termiczny rezystancji w miedzi wynosi tylko 3,9 * 10 ^ -3, więc jeśli możesz wykonać 10 omowy ślad w 20 stopniach C, będzie to około 12,3 omów w 80 stopniach C. Z pewnością zauważalna różnica, ale nie najłatwiejszy.

(możesz użyć kalkulatora na dole tej strony )

Możesz także położyć kilka modułów PTC lub NTC na jednej z powierzchni :-) Ale to mniej imponujące / magiczne :-P

Jak @PlasmaHH sugeruje w komentarzu, należy uważać, aby nie zacząć pompować do niego energii, aby zapobiec wystąpieniu dużych różnic. Jeśli dodasz niskie do średnich ilości energii do środkowej warstwy, energia ta może mieć czas na równomierne rozproszenie.

Możesz pomóc w rozpraszaniu energii, pozostawiając miedź pomiędzy śladami ciepła, które mogą odprowadzać nadmiar ciepła z jednego miejsca bez komponentów do miejsca z wieloma. Możesz jeszcze bardziej pomóc, umieszczając ogrzewanie między dwoma prawie solidnymi samolotami energetycznymi, ale nie oczekuję, że będzie to potrzebne. Przewodność cieplna materiałów FR4 również jest już bardzo przyzwoita.

Po prostu nie zabieraj miedzi, której nie potrzebujesz do ogrzewania, to bardzo pomoże, a jeśli możesz połączyć je z bezpiecznym śladem uziemienia lub samolotem: Po pierwsze, odprowadzi ciepło do tej płaszczyzny , co pomaga, ale pozwala również uniknąć rezonansów i takich, gdy zaczniesz PWM-w podgrzewaczu.

Asmyldof
źródło
Fajny pomysł, wykorzystując ślady jako czujniki - możesz nawet połączyć te dwa elementy i zmierzyć opór śladów ogrzewania, aby określić, jak są gorące.
Nick Johnson
@NickJohnson Co można zrobić za pomocą prądu, który wymuszasz, rzeczywiście, ale byłby to średni efekt złożony na całej długości, chyba że zlokalizujesz produkcję ciepła. Ma to również zalety, jeśli możesz poświęcić kilka dodatkowych pinów na kontrolerze, aby umożliwić lokalne ogrzewanie mniej więcej.
Asmyldof
1
Czy masz na myśli, że mój pomysł jest praktyczny?
billyzhao
2
@billyzhao Tłumaczenie odpowiedzi Asmyldof: „Tak, oto kilka pomysłów na ulepszenie i uniknięcie możliwych problemów”.
JRE
Nie polecałbym PWM-owego podgrzewania, indukowałbyś różnego rodzaju szumy elektryczne w swoich obwodach. Musisz obliczyć ilość energii potrzebną do utrzymania danej temperatury PCB i przyłożyć niewielką ilość prądu stałego przez bardzo długi czas, aby zapewnić tę energię.
Guill