在設(shè)計(jì)用于戶外應(yīng)用的太陽能嵌入式系統(tǒng)時，耐用性、性能和能源效率是一個完美的考慮因素。夢想是平衡這三者，但如何才能實(shí)現(xiàn)呢？
布局概念化的方式極大地決定了系統(tǒng)的性能、效率和耐用性。在布局階段調(diào)整到設(shè)計(jì)中的好主意可以顯著提高太陽能設(shè)備的可制造性。
太陽能電池板的 11 大 PCB 設(shè)計(jì)技巧
以下是太陽能項(xiàng)目的 11 條 PCB 設(shè)計(jì)技巧——一些適用于更廣泛的范圍，而另一些則專用于太陽能 PCB：
- 盡早讓您的 PCB 供應(yīng)商參與進(jìn)來
- 考慮太陽能電池板的效率
- 確認(rèn)電池和面板尺寸
- 評估對功率密集型模塊的需求
- 考慮固件架構(gòu)?
- 建造一個耐腐蝕的盒子
- 實(shí)現(xiàn)簡單的電流流動
- 獲得正確的 PCB 元件尺寸
- 精益求精
- 選擇合適的表面處理
- PCB元件布局適當(dāng)
1. 讓您的 PCB 供應(yīng)商盡早參與設(shè)計(jì)
在PCB 設(shè)計(jì)中盡早讓您的電子制造供應(yīng)商參與進(jìn)來。理想的制造供應(yīng)商具有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，可以幫助識別設(shè)計(jì)圖紙上可能看不到的問題。?
在初始設(shè)計(jì)階段未能處理好小問題可能會導(dǎo)致代價高昂的長期混亂，可能會影響設(shè)備制造、性能和認(rèn)證批準(zhǔn)。
2.考慮太陽能電池板的效率
用于電子產(chǎn)品的小型太陽能電池板的能源效率取決于幾個因素，包括面板本身的類型。?
通常，單晶太陽能電池板比薄膜或多晶太陽能電池板更有效。太陽能系統(tǒng)的功效也可能因供應(yīng)商而異。?
在開始 PCB 設(shè)計(jì)之前確認(rèn)這些細(xì)節(jié)是一個很好的做法。
3.確認(rèn)電池和面板尺寸
需要連續(xù)工作的太陽能電子設(shè)備需要電池備份系統(tǒng)。?
設(shè)計(jì)太陽能 PCB 板時要考慮的一個關(guān)鍵參數(shù)是光伏電源效的持續(xù)時間。?
多種環(huán)境因素會影響太陽能電池板的性能，您需要一塊容量充足的電池來讓您的設(shè)備長時間運(yùn)行。
確定每天的電力需求后，您可以使用以下數(shù)據(jù)計(jì)算出太陽能電池板和電池的大?。?
- 最大連續(xù)黑暗天數(shù)——決定了所需的電池容量
- 最少晴天數(shù)——確定為電池充電和為設(shè)備供電所需的太陽能電池板尺寸
4. 評估對高功率模塊的需求
理想情況下，熱敏打印機(jī)、Wi-Fi 和 GSM 等某些應(yīng)用需要耗電模塊。?
在針對此類應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)時，請嘗試準(zhǔn)確了解和預(yù)測模塊的功率使用情況。評估對電力密集型模塊的需求將幫助您計(jì)算無縫運(yùn)行太陽能電池板設(shè)備所需的電量。
5.考慮固件架構(gòu)?
花時間獲得正確的固件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使微控制器在不使用時處于“深度睡眠”模式。正確的固件設(shè)計(jì)可以幫助您的太陽能嵌入式系統(tǒng)在多云天氣下持續(xù)使用數(shù)周。這確保了關(guān)鍵的節(jié)能，可以延長設(shè)備在不利條件下的運(yùn)行時間。
理想的設(shè)計(jì)應(yīng)該為物流和由微控制器控制的外圍集成電路提供單獨(dú)的電源通道。這樣的系統(tǒng)可以防止系統(tǒng)空閑時不必要的功耗。
6. 建造一個耐腐蝕的盒子
太陽能設(shè)備通常位于元件外，通常位于支架上。盒子中提供溫度控制，以確保內(nèi)部的所有太陽能電池板電路板都能承受高/低 的外部溫度。
一般規(guī)則是提供一個耐腐蝕的盒子來防止惡劣的條件，包括：
- 冰雹
- 極端溫度變化
- 颶風(fēng)
7.實(shí)現(xiàn)簡單的電流
太陽能電池板電路板設(shè)計(jì)過程中，創(chuàng)建理想的線寬以促進(jìn)電流輕松流動。
理想情況下，可以利用各種在線計(jì)算器來幫助了解最佳線寬以方便電流流動。選擇不阻礙電流流動的線寬是最大化布局效率的好方法。無縫電流對于設(shè)備的最佳能源利用也至關(guān)重要。?
同樣，在構(gòu)思 PCB 布局時，對連續(xù)的兩個層使用單獨(dú)的布線方向。
8. 正確選擇 PCB 元件尺寸
在設(shè)計(jì)過程中選擇尺寸過小的零件肯定會使設(shè)備的制造過程復(fù)雜化。如果您的電路板上有空閑空間，請選擇更大的組件以提高產(chǎn)品的可制造性。
經(jīng)驗(yàn)法則是在設(shè)計(jì)的早期階段多投資一點(diǎn)，以保證快速生產(chǎn)并減少缺陷。
9. 精益求精
精益太陽能 PCB 設(shè)計(jì)最終會減少對工程、測試、加工、處理和庫存管理的需求。更少的零件也意味著更低的成本和裝配時間。?
值得注意的是，復(fù)雜的 PCB 設(shè)計(jì)，如雙面采用SMT（表面貼裝技術(shù)）的設(shè)計(jì)，往往成本非常高。同樣，避免在兩側(cè)都放置通孔，除非它對產(chǎn)品至關(guān)重要。
10.選擇合適的表面處理
選擇理想的表面光潔度是 PCB 設(shè)計(jì)中必不可少的一步。完美的 PCB 表面應(yīng)保護(hù)電路免受腐蝕。它還應(yīng)該為您的組件提供可焊接的表面。
選擇表面時，請考慮：
- 您使用的組件
- 您的預(yù)期產(chǎn)量
- 耐久性要求
- 環(huán)境影響和成本
要避免的一種 PCB 表面處理是符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)的熱風(fēng)焊料整平 (HASL)。雖然 HASL 被認(rèn)為是一種標(biāo)準(zhǔn)表面處理，但它往往會擦掉太陽能 PCB 板上的焊料。?
更好的選擇是化學(xué)鍍鎳浸金(ENIG)。ENIG 表面處理對于大多數(shù) PCB 設(shè)計(jì)而言具有成本效益且實(shí)用。它也是完全平坦的，并且比其他可用選項(xiàng)更容易焊接。此外，大多數(shù)電路板裝配廠都可以在自己的設(shè)施中處理 ENIG，從而節(jié)省制造時間和成本。
11. 適當(dāng)?shù)胤胖?PCB 元件布局
在PCB 設(shè)計(jì)布局中放置組件的位置非常重要。
將組件放置得太靠近邊緣會影響系統(tǒng)的效率和耐用性。通常，陶瓷電容器在放置得太靠近邊緣時往往會很快破裂。放置得太近的組件在功能上也往往很差。例如，連接此類組件可能具有挑戰(zhàn)性，并且經(jīng)常會導(dǎo)致可能影響整體系統(tǒng)效率的錯誤。
確保設(shè)計(jì)人員在邊緣附近的任何部件周圍和整個 PCB 布局周圍放置一條路線。
在 PCB 設(shè)計(jì)期間與您的供應(yīng)商合作
面向可制造性的 PCB 太陽能電池板設(shè)計(jì)旨在更快、更輕松、更高效地構(gòu)建您的產(chǎn)品。在電子設(shè)計(jì)階段的早期與您的 PCB 制造商合作有助于簡化和優(yōu)化整個制造過程。?
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