Ist es richtig, eine innere Schicht als Wärmebett zu verwenden, wenn ich meine mehrschichtige Leiterplatte erwärmen möchte?

Ich muss eine Schaltung entwerfen, um meine Leiterplatte zu erwärmen. Es gibt viele Möglichkeiten, eine solche Schaltung aufzubauen. Aber ich habe aus einem Beitrag " Erwärmen von Leiterplatten in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen " gelernt, dass ich möglicherweise Spuren als Heizung verwenden kann.

Meine erste Idee ist, eine der inneren Schichten als Wärmebett zu verwenden und dort Kupferspuren zu platzieren. Ich habe eine Weile im Internet gesucht, kann jedoch keine Anwendungsnotiz oder Diskussion zu diesem Thema finden.

Meine Frage ist also: Ist es gut oder richtig, die innere Schicht als Wärmebett zu verwenden? Wenn nicht, irgendein Nachteil?

(Ich bin nicht mit dem Herstellungsprozess von Leiterplatten vertraut. Daher bin ich mir nicht sicher, ob ich Spuren in die interne Schicht einfügen kann.)

— billyzhao
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Faszinierende Idee. Ich kann nicht verstehen, warum es nicht funktioniert, solange Sie Ihre Heizungsspur um Durchkontaktierungen, Durchgangslöcher usw. herumführen.

— Nick Johnson

Tolle Idee. Ich frage mich jedoch, ob Sie Schritte unternehmen müssen, um sicherzustellen, dass es gleichmäßig erwärmt wird. Wenn sich in einer Ecke der Platine eine große, schwere Komponente befindet, müssten Sie möglicherweise die Heizspuren dort konzentrieren, damit es keine wirklich scharfen Temperaturgradienten gibt. Ich weiß nicht, ob mit ungleichmäßiger Erwärmung wirklich Gefahren verbunden sind, aber ich kann sehen, wo sie liegen - aber jemand, der die Physik / Mechanik von PC-Boards wirklich kennt, muss das sagen.

— JRE

Es geht um Wärmegradienten. Wenn sie klein genug für alle Materialien sind, gibt es keinen Grund zur Sorge.

— PlasmaHH

@PlasmaHH: Ist es also sehr schwierig, mit Wärmegradienten umzugehen? Weil es scheint, dass niemand verwandte Experimente gemacht und Artikel gepostet hat.

— Billyzhao

@billyzhao: Ich habe es an vielen Orten gesehen, kenne aber keine Veröffentlichungen. Die Art und Weise, wie Sie mit Wärmegradienten umgehen, besteht darin, dass sie eine bestimmte Grenze nicht überschreiten.

— PlasmaHH

Antworten:

Ich denke, du könntest das tun. Schlagen Sie Serpentinenspuren vor, die keine Spule bilden, damit das Magnetfeld nicht besonders stark wird. Sie können mit einer Erdungsebene elektrostatisch abschirmen, aber das Magnetfeld geht durch alles hindurch. Wenn Sie also empfindliche Schaltkreise haben, müssen Sie die PWM möglicherweise auf etwas Ähnliches wie Gleichstrom filtern (keine große Sache, nur einige Induktivitäten und Kondensatoren). .

Die Kupferdicke, der spezifische Widerstand und das Ätzen feiner Leiterbahnen sind nicht so gut zu kontrollieren, aber +/- 20% sind für eine Heizung keine große Sache (und Sie können dies möglicherweise reproduzierbar erreichen).

Persönlich würde ich einen billigen SMT-Thermistor für den Sensor verwenden, vorausgesetzt, Sie möchten nur bei einer Temperatur regeln. Einfach reinstecken und es wird funktionieren. Es wird genug Aufregung geben, damit die Heizung gut funktioniert.

Hier ist ein Beispiel eines Musters, das in einem kommerziellen Filmheizgerät verwendet wird:

Bildbeschreibung hier eingeben

Ihr müsstet um die Durchgangslöcher joggen, aber wenn Ihr auf blinde Vias stößt, könnte das minimiert werden.

— Spehro Pefhany
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Vielen Dank. Ich habe einen geeigneten Thermistor gewählt. Der Strom, der durch die Leiterbahnen fließt, stammt direkt von einer Gleichstromquelle. Also muss ich vielleicht nicht über das Magnetfeld nachdenken, oder?

— Billyzhao

Ja, es sollte sich nur vorübergehend auf Dinge auswirken, wenn Sie es wechseln. Möglicherweise möchten Sie eine Hysterese hinzufügen, damit sie nicht zu häufig umschaltet (oder aufgrund einer kleinen unvorhergesehenen Rückkopplung oszilliert).

— Spehro Pefhany

Sie können sogar an einigen Stellen eine lange Spirale aus einer dünnen Spur herstellen und diese als Wärmesensoren verwenden. Es wird ein bisschen Experimentieren erfordern, aber es kann sehr gut funktionieren, um ein temperaturgesteuertes Board wie dieses zu bauen. Die thermische Widerstandsdrift in Kupfer beträgt nur 3,9 * 10 ^ -3. Wenn Sie also eine 10-Ohm-Kurve bei 20 ° C erstellen können, beträgt sie bei 80 ° C etwa 12,3 Ohm am einfachsten.

(Sie können den Taschenrechner unten auf dieser Seite verwenden. )

Sie können auch einfach ein paar PTC- oder NTC-Module auf eine der Oberflächen legen :-) Aber das ist weniger beeindruckend / magisch :-P

Wie @PlasmaHH in einem Kommentar vorschlägt, sollten Sie darauf achten, keine Energie hinein zu pumpen, um große Differenzen zu vermeiden. Wenn Sie der mittleren Schicht niedrige bis mittlere Energiemengen hinzufügen, kann diese Energie Zeit haben, sich gleichmäßig zu zerstreuen.

Sie können die Energieableitung unterstützen, indem Sie Kupfer zwischen den Heizspuren belassen, um überschüssige Wärme von einem Punkt ohne Komponenten zu einem Punkt mit vielen zu transportieren. Sie können noch mehr dazu beitragen, indem Sie die Heizung zwischen zwei nahezu solide Leistungsebenen stellen, aber ich erwarte, dass dies nicht erforderlich ist. Auch die Wärmeleitfähigkeit von FR4-Werkstoffen ist bereits sehr gut.

Nehmen Sie nur kein Kupfer weg, das Sie nicht zum Erhitzen benötigen, das viel hilft, und wenn Sie diese mit einer sicheren Erdungsspur oder einem Flugzeug verbinden können: Zuallererst leitet das die Wärme an dieses Flugzeug ab Dies hilft, vermeidet aber auch Resonanzen und ähnliches, wenn Sie mit dem PWM-Betrieb des Heizgeräts beginnen.

— Asmyldof
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Gute Idee, die Leiterbahnen als Sensoren zu verwenden - Sie können sogar beide kombinieren und den Widerstand der Heizbahnen messen, um festzustellen, wie heiß sie sind.

— Nick Johnson

@NickJohnson Was Sie mit dem Strom, den Sie erzwingen, tun können, aber es wäre ein zusammengesetzter Durchschnittseffekt über die Länge, es sei denn, Sie lokalisieren die Wärmeerzeugung. Das hat auch Vorteile, wenn Sie ein paar zusätzliche Pins auf einem Controller opfern können, damit Sie mehr oder weniger lokal heizen können.

— Asmyldof

Meinst du, meine Idee ist praktisch?

— Billyzhao

@billyzhao Übersetzung von Asmyldofs Antwort: "Ja, und hier sind einige Ideen, wie man es besser macht und mögliche Probleme vermeidet."

— JRE

Ich würde nicht empfehlen, die Heizung mit PWM zu betreiben. Sie würden alle Arten von elektrischen Störungen in Ihre Stromkreise einleiten. Sie müssen die Energiemenge berechnen, die Sie benötigen, um eine bestimmte PCB-Temperatur aufrechtzuerhalten und über einen sehr langen Zeitraum einen kleinen Gleichstrom anzulegen, um diese Energie bereitzustellen.

— Guill