Правильно ли использовать внутренний слой в качестве нагревательного слоя, если я хочу нагреть свою многослойную печатную плату?

14

Мне нужно спроектировать схему, чтобы нагреть мою печатную плату. Есть много способов создать такую ​​схему. Но из поста « Нагревание печатной платы в условиях низкой температуры » я узнал, что, возможно, я смогу использовать следы в качестве нагревателя.

Моя первая идея состоит в том, чтобы использовать один из внутренних слоев в качестве теплового слоя и размещать там медные следы. Я некоторое время искал в Интернете, но не могу найти заметки по применению или обсуждения по этой теме.

Итак, мой вопрос: хорошо ли или целесообразно использовать внутренний слой в качестве теплового слоя? Если нет, то какой недостаток?

(Я не знаком с процессом изготовления печатных плат. Поэтому я не уверен, смогу ли я поместить следы во внутренний слой)

billyzhao
источник
1
Увлекательная идея. Я не понимаю, почему это не сработает, если вы проведете трассировку обогревателя вокруг переходов, сквозных отверстий и т. Д.
Ник Джонсон,
Классная идея Интересно, однако, если бы вам пришлось принять меры, чтобы убедиться, что он нагревается равномерно. Если в одном углу платы находится большой тяжелый компонент, возможно, вам придется сконцентрировать там следы нагрева, чтобы не было действительно резких градиентов температуры. Я не знаю, есть ли какая-либо опасность, связанная с неравномерным нагревом, но я могу видеть, где это может быть - но кто-то, кто действительно знает физику / механику плат PC, должен был бы сказать.
JRE
Все дело в тепловых градиентах. Если они достаточно малы для всех материалов, то не о чем беспокоиться.
PlasmaHH
@PlasmaHH: Так сложно ли бороться с тепловыми градиентами? Потому что, похоже, никто не проводил связанных экспериментов и публикаций статей.
billyzhao
@billyzhao: я видел это во многих местах, хотя не знаю ни о каких публикациях. То, как вы справляетесь с тепловыми градиантами, - это чтобы они не превышали определенный предел.
PlasmaHH

Ответы:

6

Я думаю, вы могли бы сделать это. Предложите змеиные следы, которые не образуют катушку, чтобы магнитное поле не было особенно сильным. Вы можете экранировать электростатически с помощью заземляющей плоскости, но магнитное поле будет проходить сквозь все, поэтому, если у вас есть чувствительные цепи, вам может понадобиться отфильтровать ШИМ к чему-то более похожему на постоянный ток (на самом деле не так уж много, просто некоторые индукторы и конденсаторы) ,

Толщина меди, удельное сопротивление и травление мелких следов не так хорошо контролируются, но +/- 20% не имеет большого значения для нагревателя (и вы могли бы получить это многократно).

Лично я бы использовал дешевый терморезистор SMT для датчика, предполагая, что вы хотите контролировать только при одной температуре. Просто вставьте это, и это будет работать. Будет достаточно волнения, чтобы нагреватель работал хорошо.

Вот пример шаблона, используемого в коммерческом пленочном нагревателе:

введите описание изображения здесь

Твоему пришлось бы бегать вокруг сквозных отверстий, но если бы ты разорился на слепых переходах, это можно было бы свести к минимуму.

Спехро Пефхани
источник
Спасибо. Я выбрал подходящий термистор. Ток проходит через следы напрямую от источника питания постоянного тока. Так что, может быть, мне не нужно думать о магнитном поле, верно?
billyzhao
Да, это должно влиять на вещи только на мгновение, когда вы переключаете его. Возможно, вы захотите добавить некоторый гистерезис, чтобы он не переключался слишком часто (или колебался из-за небольшой непредвиденной обратной связи).
Спехро Пефхани
3

Вы даже можете сделать длинную спираль из тонкого следа в нескольких местах и ​​использовать их в качестве термодатчиков. Это потребует немного экспериментов, но может очень хорошо сработать для создания платы с контролируемой температурой. Тепловой дрейф сопротивления в меди составляет всего 3,9 * 10 ^ -3, поэтому, если вы можете сделать 10-омную трассу при 20 градусах C, она составит около 12,3 Ом при 80 градусах C. Конечно, разница заметна, но не простой.

(вы можете использовать калькулятор внизу этой страницы )

Вы также можете просто разместить несколько модулей PTC или NTC на одной из поверхностей :-) Но это менее впечатляюще / волшебно :-P

Как @PlasmaHH предлагает в комментарии, вы должны позаботиться о том, чтобы не начинать накачивать в него энергию, чтобы не допустить возникновения больших различий. Если вы добавляете низкое или среднее количество энергии в средний слой, эта энергия может успеть равномерно рассеяться.

Вы можете помочь рассеиванию энергии, оставляя медь между следами нагрева, которые могут отводить избыточное тепло из одного места без компонентов в место со многими. Вы можете помочь ему еще больше, поместив обогрев между двумя почти твердыми силовыми самолетами, но я не ожидаю, что это понадобится. Теплопроводность материалов FR4 уже очень приличная.

Только не отнимайте медь, который вам не нужен для отопления, это очень поможет, и если вы сможете подключить их к безопасному наземному следу или плоскости: в первую очередь, это отведет тепло к этой плоскости. Это помогает, но также позволяет избежать резонансов и тому подобного, когда вы начинаете ШИМ-обогреватель.

Asmyldof
источник
Хорошая идея, используя следы в качестве датчиков - вы даже можете комбинировать их и измерять сопротивление следов нагрева, чтобы определить, насколько они горячие.
Ник Джонсон
@NickJohnson То, что вы можете сделать с помощью силы тока, на самом деле, но это будет сложный средний эффект по длине, если вы не локализуете производство тепла. Это также имеет преимущества, если вы можете пожертвовать пару дополнительных выводов на контроллере, чтобы позволить вам локально нагревать больше или меньше.
Asmyldof
1
Так ты имеешь в виду, что моя идея практична?
billyzhao
2
@billyzhao Перевод ответа Асмильда: «Да, и вот несколько идей, как сделать это лучше и избежать некоторых возможных проблем».
JRE
Я бы не советовал использовать ШИМ-обогреватель, вы бы вызывали всевозможные электрические помехи в ваших цепях. Вам необходимо рассчитать количество энергии, необходимое для поддержания заданной температуры печатной платы, и подавать небольшой постоянный ток в течение очень длительного времени, чтобы обеспечить эту энергию.
Guill