È corretto utilizzare uno strato interno come letto di calore se si desidera riscaldare il mio PCB multistrato?

Devo progettare un circuito per riscaldare il mio PCB. Esistono molti modi per creare tale circuito. Ma ho imparato da un post " Riscaldamento PCB in un ambiente a bassa temperatura " che forse posso usare tracce come riscaldatore.

La mia prima idea è quella di utilizzare uno strato interno come letto di calore e posizionare lì tracce di rame. Ho cercato su Internet per un po ', ma non riesco a trovare alcuna nota di applicazione o discussione su questo argomento.

Quindi la mia domanda è: è buono o corretto usare lo strato interno come letto di calore? In caso contrario, qualche svantaggio?

(Non ho familiarità con il processo di fabbricazione delle schede PCB. Quindi non sono così sicuro di poter inserire tracce nello strato interno)

— billyzhao
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Idea affascinante. Non riesco a capire perché non funzionerebbe, purché instradi la traccia del riscaldatore attorno a vie, fori passanti, ecc.

— Nick Johnson,

Bella idea. Mi chiedo, tuttavia, se dovresti prendere provvedimenti per assicurarti che si riscaldi uniformemente. Se c'è un componente grande e pesante in un angolo della tavola, forse dovresti concentrare le tracce di riscaldamento lì in modo che non ci siano gradienti di temperatura molto acuti. Non so se ci sia davvero un pericolo associato al riscaldamento irregolare, ma posso vedere dove potrebbe essere - ma qualcuno che sa davvero la fisica / meccanica delle schede per PC dovrebbe dire.

— JRE,

Si tratta di gradienti di calore. Se sono abbastanza piccoli per tutti i materiali, non c'è nulla di cui preoccuparsi.

— PlasmaHH,

@PlasmaHH: Quindi è molto difficile affrontare i gradienti di calore? Perché sembra che nessuno abbia fatto esperimenti e articoli correlati.

— Billyzhao,

@billyzhao: l'ho visto fare in molti posti, ma non conosco pubblicazioni. Il modo in cui gestisci i gradienti di calore è di non superarli per un determinato limite.

— PlasmaHH,

Risposte:

Penso che potresti farlo. Suggerisci tracce a serpentina che non formano una bobina in modo che il campo magnetico non sia particolarmente forte. Puoi schermare elettrostaticamente con un piano di massa, ma il campo magnetico attraverserà tutto, quindi se hai circuiti sensibili potresti aver bisogno di filtrare il PWM su qualcosa di più simile a DC (non un grosso problema, solo alcuni induttori e condensatori) .

Lo spessore del rame, la resistività e l'attacco di tracce sottili non sono così ben controllati, ma +/- 20% non è un grosso problema su un riscaldatore (e potresti essere in grado di ottenerlo ripetutamente).

Personalmente, userei un termistore SMT economico per il sensore supponendo che tu voglia controllare solo a una temperatura. Attaccalo e funzionerà. Ci sarà abbastanza entusiasmo per far funzionare bene la stufa.

Ecco un esempio di un modello utilizzato in un riscaldatore a pellicola commerciale:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Il tuo dovrebbe correre attraverso i buchi passanti, ma se facessi una pazzia su vie cieche questo potrebbe essere ridotto al minimo.

— Spehro Pefhany
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Grazie. Ho scelto un termistore adeguato. La corrente passa attraverso le tracce proviene direttamente da una fonte di alimentazione CC. Quindi forse non ho bisogno di considerare il campo magnetico, giusto?

— Billyzhao,

Sì, dovrebbe influenzare le cose solo momentaneamente quando lo cambi. Potresti voler aggiungere un po 'di isteresi in modo che non cambi troppo frequentemente (o non oscilli a causa di un piccolo feedback imprevisto).

— Spehro Pefhany,

Puoi anche fare una lunga spirale di una traccia sottile in alcuni punti e usarli come sensori termici. Richiederà un po 'di sperimentazione, ma può funzionare molto bene per costruire una scheda a temperatura controllata come quella. La deriva termica della resistenza nel rame è solo di 3,9 * 10 ^ -3, quindi se riesci a tracciare una traccia di 10 ohm a 20 ° C, sarà di circa 12,3 ohm a 80 ° C. Sicuramente una differenza rilevabile, ma non il più facile.

(potresti usare la calcolatrice in fondo a questa pagina )

Puoi anche solo mettere alcuni moduli PTC o NTC su una delle superfici :-) Ma è meno impressionante / magico :-P

Come suggerisce @PlasmaHH in un commento, dovresti fare attenzione a non iniziare a pompare energia al suo interno, per evitare che si verifichino grandi differenziali. Se aggiungi quantità medio-basse di energia allo strato intermedio, quell'energia può avere il tempo di dissiparsi uniformemente.

Puoi aiutare la dissipazione dell'energia lasciando il rame tra le tracce di riscaldamento che possono trasportare il calore in eccesso da un punto senza componenti a un punto con molti. Puoi aiutarlo ancora di più mettendo il riscaldamento tra due piani di potenza quasi solidi, ma non mi aspetto che sia necessario. La conduttività termica dei materiali FR4 è già molto decente.

Basta non togliere alcun rame di cui non hai bisogno per il riscaldamento, che ti aiuterà molto e se riesci a collegarli a una traccia o un piano di terra sicuri: prima di tutto condurrà il calore su quell'aereo , il che aiuta, ma evita anche le risonanze e simili quando si avvia PWM sul riscaldatore.

— Asmyldof
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Bella idea di usare le tracce come sensori: puoi anche combinare le due e misurare la resistenza delle tracce di riscaldamento per determinare quanto sono calde.

— Nick Johnson,

@NickJohnson Cosa che puoi fare con la corrente che forza, in effetti, ma sarebbe un effetto medio composto sulla lunghezza, a meno che tu non localizzi la produzione di calore. Ciò ha anche dei vantaggi se puoi sacrificare un paio di pin extra su un controller, per permetterti di riscaldare localmente più o meno.

— Asmyldof,

Quindi vuoi dire che la mia idea è pratica?

— Billyzhao,

@billyzhao Tradurre la risposta di Asmyldof: "Sì, e qui ci sono alcune idee su come migliorarlo ed evitare alcuni possibili problemi."

— JRE,

Non consiglierei PWM sul riscaldatore, induresti tutti i tipi di rumore elettrico nei tuoi circuiti. È necessario calcolare la quantità di energia necessaria per mantenere una data temperatura del PCB e applicare un piccolo DC per un tempo molto lungo, per fornire quell'energia.

— Guill