Erwärmung der Leiterplatte in einer Umgebung mit niedriger Temperatur

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Ich muss eine Mikrocontrollerschaltung entwickeln, die bei niedrigen Temperaturen (bis zu -60 ° C) arbeitet. Ich möchte die FR4-Leiterplatte erwärmen, bis sie den kommerziellen Temperaturbereich über -40 ° C erreicht. Ich habe einige Flexi-Heizungen zum Heizen der Leiterplatte gefunden. Welche anderen Optionen habe ich? Ist es möglich, eine PCB-Schicht als Heizung zu verwenden? Ich konnte keine Informationen über die Verwendung einer Schicht als Heizung finden.

Zontragon
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Verwenden Sie nur ein paar SMD-Widerstände, und achten Sie darauf, dass die Lötstellen im Laufe der Zeit nicht durch Hitze zerbrechen.
John U
Welcher Mechanismus steuert Ihre Heizung, bevor der MC startet (-60C - -40C)? Für Heizung, siehe diesen Link - Beheiztes Bett
Oleg Olivson
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Ich würde gerne sehen, wie eine innere Schicht als Heizung verwendet wird. Sie werden die Spur mäandern wollen, um sie schön und lang zu machen, aber alle Berechnungen für die Verlustleistung und den Temperaturanstieg der internen Kupferspuren sind im Internet leicht verfügbar. Ist der Stromverbrauch kein Problem? Wenn dies der Fall ist, können Sie eine RTG verwenden und 2 Vögel mit 1 Stein
HL-SDK
Versuchen Sie dies: pcbco.com.au/tracecalc.html
HL-SDK
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Was ist mit einer Art Temperatursensor oder einem kleinen Thermistor, der an einen Schaltkreis angeschlossen ist?
John U

Antworten:

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Ich würde gerne Leiterbahnen auf oder in der Leiterplatte als direkte Heizung verwenden, wie Sie vorschlagen. Natürlich sollten Sie zunächst die Platte so weit wie möglich isolieren, um den Energiebedarf für die Aufrechterhaltung der Temperatur zu minimieren. Achten Sie besonders auf externe elektrische Verbindungen, die auch gute Wärmeleiter sein können. Zusätzliche Drahtlängen, die in der Isolierung vergraben sind, helfen einiges.

Ich würde die Leiterbahn (en) größtenteils um den Rand der Platine legen und sie im Allgemeinen von anderen wärmeerzeugenden Komponenten fernhalten, um Temperaturgradienten auf der gesamten Platine auf ein Minimum zu beschränken. Ich würde eine Stromquelle entwerfen, die eine Temperaturrückkopplung hat, um den Trace zu betreiben, mit einer "maximalen" Einstellung, die garantiert nicht ausbrennt.

Die Flexi-Heizungen, die Sie gefunden haben, tun im Wesentlichen das Gleiche, aber sie betrachten die Anwendungsdaten wahrscheinlich als etwas proprietär. Sie müssen die Details selbst herausarbeiten; Dinge wie Leiterbahnbreiten und -dicken, Strompegel und Temperaturanstieg basieren auf dem Grundwiderstand von Kupfer, der 1,68 × 10 -8 Ω-m bei 20 ° C beträgt.

Dave Tweed
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ist es sinnvoll, wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit von FR4-Epoxid auf einer inneren Schicht Spuren zu hinterlassen?
Zontragon
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@ Zontragon: Es ist wirklich nicht so wichtig. Sie versuchen nicht, viel Wärme zu bewegen, wie Sie es mit einem Kühlkörper tun. Erhöhen Sie lediglich die Temperatur des Systems insgesamt.
Dave Tweed
Warum sollten Sie lieber Leiterplatten-Leiterbahnen anstelle von externen Flexi-Heizungen verwenden? Welche Vorteile hat es?
Zontragon
@zontragon: Weil es im Grunde genommen keine inkrementellen Kosten sind - in den Kosten der Leiterplatte enthalten.
Dave Tweed
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Ich musste einen 400-MHz-Daten-Demodulator für Funkempfänger entwickeln, der bei -60 ° C eingesetzt werden konnte, und ich legte eine Reihe oberflächenmontierter Widerstände in Matrixform unter die Leiterplatte auf der unteren Leiterplatte (4-Lagen-Platine). Die Matrix bedeutete, dass wenn ein Widerstand ausfiel, dies nicht die gesamte Idee der Heizung zerstörte.

Ich habe die Heizung mit einem Temperatursensor geregelt und bei ca. +10 ºC abgeschaltet, da das gleiche Modul auch den ganzen Tag in der Backhitze stehen könnte. Das einzige Problem, das das Gerät anfangs hatte, war das Wiederaufheizen auf 0 ° C - Kondensation bildete sich auf der Leiterplatte und für 5 Minuten funktionierte das Radio nicht wie erwartet. Dies wurde durch selektives Lackieren anfälliger Bereiche der Leiterplatte behoben.

Es gab immer noch ein paar bemerkenswerte Störungen, als es wieder um 0 ° C anstieg, aber diese waren sehr kurzlebig. Das Gerät wurde für eine Testzelle für Flugmotoren entwickelt - kein schöner Ort, an dem man sein kann, wenn der Motor läuft! Der Funkempfänger sammelte Daten vom Motor.

Andy aka
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Nettes Design! Aber wenn das System unter -60 Grad sitzt und heruntergefahren ist, wie kann man das System starten, ohne die MCU unter 60 Grad laufen zu lassen?
Richieqianle
@richieqianle es hatte keine MCU.
Andy aka
Könnten Sie bitte erläutern, wie der Temperatursensor aufgeweckt / geschlossen wird?
Richieqianle
@richieqianle es wurde alles analog mit einem Komparator gemacht, wie ich mich erinnere.
Andy aka
Was wurde getan, um zu vermeiden, dass der andere Teil des Kreislaufs (außer der Heizteil) bei niedriger Temperatur gestartet wird?
Richieqianle