Kaip pagrindinė įranga, skirta subalansuoti energijos pasiūlą ir paklausą bei pagerinti energijos panaudojimo efektyvumą, energijos kaupimo sistemų svarba tampa vis svarbesnė. Sudėtingoje elektroninėje energijos kaupimo sistemų architektūroje itin svarbus energijos kaupimo sistemos patikimumas, nes tai yra pagrindinis veiksnys, lemiantis, ar energijos kaupimo sistema gali veikti stabiliai ir efektyviai.
Specialūs reikalavimai spausdintinėms plokštėms energijos kaupimo sistemoje
Energijos kaupimo sistemų darbo aplinka dažnai yra atšiauri, todėl spausdintinės plokštės turi prisitaikyti prie plataus temperatūros diapazono. Aukštos temperatūros aplinkoje akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo metu susidaranti šiluma gali pakelti sistemos vidinę temperatūrą. Tam, kad būtų užtikrintas normalus elektroninių komponentų prijungimas ir signalo perdavimas, PCB substratas turi turėti gerą šiluminį stabilumą ir nedeformuotis ir nesisluoksniuoti dėl aukštos temperatūros. Žemoje -temperatūroje taip pat išbandomas PCB medžiagų lankstumas ir elektrinės charakteristikos, todėl jos negali tapti trapios ir lūžti dėl žemos temperatūros, o tai turi įtakos bendram sistemos veikimui.
Tuo pačiu metu energijos kaupimo sistemos įkrovimo ir iškrovimo proceso metu bus didelių srovės svyravimų, o tai kelia didelius reikalavimus PCB srovės galiai. Didelio patikimumo spausdintinėms plokštėms reikalingas tinkamas vario folijos storis ir laidų konstrukcija, kad būtų sumažintas linijos pasipriešinimas, sumažintas energijos nuostolis ir įkaitimas perduodant srovę ir užtikrintas stabilus sistemos veikimas esant didelės srovės sąlygoms. Be to, energijos kaupimo sistema veikimo metu sukels tam tikrus elektromagnetinius trukdžius, o PCB taip pat turi turėti puikų elektromagnetinio suderinamumo (EMC) dizainą. Taikant pagrįstą išdėstymą, ekranavimo priemones ir pan., jis gali išvengti elektromagnetinių trukdžių, kuriuos ji pati sukuria, darančių poveikį kitiems elektroniniams prietaisams, taip pat atsispirti išoriniams elektromagnetiniams trukdžiams, kad būtų užtikrintas tikslus vidinių signalų perdavimas sistemoje.
Pagrindinis didelio patikimumo PCB vaidmuo energijos kaupimo sistemose
Akumuliatoriaus valdymo sistemos (BMS) požiūriu BMS yra atsakinga už akumuliatoriaus įtampos, srovės, temperatūros ir kitų parametrų stebėjimą, akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo proceso kontrolę, kad būtų užtikrintas jo saugumas ir veikimas. Kaip BMS techninės įrangos laikmena, didelio patikimumo PCB su didelio-tikslumo grandinės išdėstymu ir patikimomis elektros jungtimis gali užtikrinti tikslų jutiklių signalų gavimą ir perdavimą, taip pat tikslią valdymo instrukcijų išdavimą, veiksmingai užkertant kelią neįprastoms situacijoms, pvz., akumuliatorių perkrovimui, perkrovimui ir perkaitimui, pailginant baterijos veikimo laiką ir užtikrinant saugų energijos kaupimo sistemų veikimą.
Energijos keitimo grandinės skyriuje energijos kaupimo sistema turi pasiekti abipusį nuolatinės ir kintamosios srovės elektros konvertavimą per galios keitiklį, kad būtų patenkinti skirtingi elektros energijos poreikiai. Labai patikimos spausdintinės plokštės gali turėti didelės-galios elektroninius komponentus, atlaikyti aukštos įtampos ir didelės srovės poveikį, turėti gerą elektros izoliaciją ir šilumos išsklaidymą, užtikrindamos efektyvų ir stabilų galios konvertavimo procesą, sumažindamos energijos nuostolius ir grandinės gedimo tikimybę bei pagerindamos bendrą energijos kaupimo sistemų konversijos efektyvumą.
Technologijos ir procesai, skirti didelio patikimumo spausdintinėms plokštėms pasiekti
Renkantis medžiagas, pirmenybė turėtų būti teikiama substratams, kurių stiklėjimo temperatūra yra aukšta (Tg), pvz., didelio -našumo FR-4 medžiagoms arba specialioms poliimido medžiagoms, kurios gali išlaikyti stabilias fizines ir elektrines savybes esant aukštai temperatūrai. Tuo pat metu didelio{5}}grynumo ir mažo atsparumo vario folija naudojama siekiant pagerinti PCB srovę. Kalbant apie gamybos procesą, naudojamas kelių sluoksnių plokštės dizainas, siekiant optimizuoti laidų erdvę didinant sluoksnių skaičių, sumažinant linijų kirtimus ir elektromagnetinius trukdžius. Didelio tikslumo gręžimo ir galvanizavimo procesai, užtikrinantys kiaurymių kokybę ir elektros jungčių patikimumą. Kalbant apie paviršiaus apdorojimo procesus, galima pasirinkti cheminį nikeliavimą (ENIG), organinį litavimo kaukę (OSP) ir kitus procesus, kad būtų pagerintas PCB paviršių atsparumas oksidacijai ir korozijai, pagerintas litavimas ir užtikrinamas elektroninių komponentų litavimo tvirtumas.
Projektavimo etape grandinės modeliavimui ir išdėstymo optimizavimui naudojami pažangūs elektroninio projektavimo automatizavimo (EDA) įrankiai. Atliekant šiluminio modeliavimo analizę, šilumos išsklaidymo kelias yra pagrįstai suplanuotas, o šilumos išsklaidymo angos ir varinės folijos pridedamos siekiant pagerinti PCB šilumos išsklaidymą. Atlikite signalo vientisumo analizę, optimizuokite parametrus, pvz., linijos ilgio ir varžos atitiktį, sumažinkite signalo atspindį ir skersinį pokalbį ir užtikrinkite tikslų didelės spartos signalų perdavimą. Be to, PCB projektavimo srityje pristatoma perteklinio dizaino koncepcija. Kritinėms grandinėms ir funkciniams moduliams nustatomos atsarginės grandinės arba komponentai. Sugedus tam tikrai grandinei ar komponentui, atsarginė dalis gali būti pradėta eksploatuoti laiku, kad būtų užtikrintas nenutrūkstamas sistemos veikimas.
Pramonės plėtros tendencijos ir iššūkiai
Nuolat tobulėjant energijos kaupimo technologijoms, energijos kaupimo sistemos vystosi link didelio energijos tankio, didelio galios tankio, ilgaamžiškumo ir didelio saugumo, o tai taip pat kelia aukštesnius reikalavimus didelio patikimumo spausdintinėms plokštėms. Ateityje spausdintinės plokštės ir toliau vystysis link plonesnės ir didesnės integracijos, kad patenkintų energijos kaupimo sistemų miniatiūrizavimo ir lengvinimo poreikį. Tuo tarpu su energijos kaupimo sistemomis integruojant naujas technologijas, pvz., 5G ir daiktų internetą, spausdintinės plokštės taip pat turi turėti geresnes didelės spartos signalų apdorojimo galimybes ir elektromagnetinį suderinamumą.
Tačiau siekiant šių tikslų susiduriama ir su daugybe iššūkių. Viena vertus, naujų medžiagų ir pažangių gamybos procesų mokslinių tyrimų ir plėtros sąnaudos yra gana didelės. Kaip sumažinti išlaidas ir užtikrinti našumą, yra svarbus klausimas, kurį pramonė turi spręsti. Kita vertus, tobulėjant PCB integracijai, šilumos išsklaidymo ir patikimumo problemos taps ryškesnės, todėl reikės toliau diegti šilumos išsklaidymo technologijos ir patikimumo projektavimo metodus. Be to, energijos kaupimo sistemų taikymo scenarijų įvairinimas taip pat reikalauja, kad spausdintinės plokštės atitiktų specialius skirtingų scenarijų poreikius, o tai kelia didesnius iššūkius pritaikytam spausdintinių plokščių projektavimui ir gamybos pajėgumams.