Löten eines Hochleistungskabels an eine Leiterplatte

Ich möchte eine Stromverbindung zwischen meiner Platine und einem Akku herstellen. Ich brauche es, um bis zu 100 A zu handhaben und mechanisch sehr stark zu sein, weil es an Bord eines Buggy-Automodells sein wird.

In dem Prototyp, den ich mit einem Perfboard (dot pcb) gemacht habe, habe ich den großen Draht in 16 kleinere Abschnitte geteilt, und ich führe jeden von ihnen durch ein anderes Loch. Dann löte ich alles zusammen in der Unterseite.

Zwei große Drähte in 16 kleine Teile geteilt Kann keine PCB-Sammelschiene montieren

Kabel und Stecker sind Standard aus dem Modellbau:

Das funktioniert wirklich gut, da es sowohl stark ist als auch den großen Draht auf recht kleinem Platzbedarf unterbringt. Ich habe eine ähnliche Technik verwendet, um den Ausgangsstrom von den Halbbrücken unter dem Kühlkörper abzurufen.

Jetzt möchte ich eine gedruckte Schaltung herstellen und dieselbe Art von Verbindung replizieren, bin mir aber nicht sicher, wie ich vorgehen soll:

  • Das Erstellen einer Komponente, die mehrere Durchgangslöcher enthält, die zu nahe beieinander liegen, führt zu vielen Konstruktionsregelfehlern.
  • Mein PCB-Editor (Proteus - Ares) glaubt, dass jedes Durchgangsloch ein anderer Anschluss ist, daher ist es umständlich, eine Komponente zu erstellen.
  • Ich ziehe es vor, so standard wie möglich zu bleiben, weil ich meine Leiterplatte bei einem kommerziellen Hersteller bestelle.
  • Einige Kommentare schlagen vor, eine PCB-Sammelschiene zu verwenden. Ich verstehe, dass dies eine großartige Verbindung herstellen würde, aber ich sehe nicht, wie ich sie möglicherweise in eine Schaltung einbauen könnte, die an Bord eines Modellautos geht. Circuit ist ein BLDC-Controller und hat 2 Stromeingänge und 3 Stromausgänge.

Ich würde mich über jede Idee freuen, einschließlich der Erstellung des Steckverbinders auf andere Weise oder der Verwendung eines anderen PCB-Editors.

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Chris Stratton schlug vor, sich ein aktuelles kommerzielles ESC-Modul anzusehen. Damit hätte ich anfangen sollen. Hier ist die Demontage von einem:

550X ESC Demontage - HeliFreak 550X ESC Demontage - HeliFreak

Jetzt habe ich noch mehr Fragen:

  • Es sieht so aus, als wären die Stromkabel an eine mit kleinen Punkten verstärkte metallische Fläche gelötet. Weiß jemand, was es ist?
  • Auf der anderen Seite gibt es eine Art Platte. Ist das ein Powerbus?
Sie werden mich nicht davon überzeugen, dass die Leiterbahn den gleichen Querschnitt wie der Draht hat.
Der große Draht ist im Modellbau Standard, um mit hohen Strömen umgehen zu können. Es ist in meinem Fall übergroß, aber es ist immer noch die Standardgröße. Unter meinem Prototyp musste ich eine Spur herstellen, indem ich eine geflochtene Abschirmung schweißte, die aus einem anderen Draht extrahiert wurde, um zu verhindern, dass die Lötpaste bei voller Leistung schmilzt.
Direkt gelötete Drähte sind nicht die besten für Vibrationen; Sie möchten Leiterplatten-Sammelschienen mit Anschlüssen: electronic.stackexchange.com/questions/59735/…
Der Grund dafür ist, dass die Drahtmasse quadratisch mit dem Radius ansteigt, die Haltefläche aber nur linear ansteigt.
Die Stromschiene oder die Versteifung ist auf jeden Fall eine gute Idee. Sie können auch einige Ausschnitte auf der Smask hinzufügen und Lötzinn darauf gießen, das können Sie manchmal in Hochstromspuren sehen. Erwägen Sie auch die Verwendung mehrerer Ebenen für die Ablaufverfolgung. Und natürlich die Bahnen kurz halten . Wie auch immer, die Probleme, auf die Sie stoßen, sind CAD-bezogen und sollten trivial gelöst werden. Ich habe etwas Ähnliches mit KiCad gemacht, also kann jedes Tool das tun.
Erwägen Sie auch die Verwendung mehrerer Kabel mit kleinerem Querschnitt. Das endgültige Kabelvolumen ist höher, aber es gibt enorme Vorteile: bessere Wärmeableitung, einfacheres Routing, möglicherweise besseres Einschwingverhalten, sauberere Lötarbeit (was Sie getan haben, ist ziemlich gut, aber Sie können es besser machen) ...
Ich verstehe, dass PCB-Sammelschienen die bestmögliche Verbindung herstellen, aber ich sehe nicht, wie ich sie möglicherweise in einen Schaltkreis einbauen kann, der an Bord eines Modellautos geht. Ich habe ein weiteres Bild hinzugefügt, um es zu zeigen. Außerdem ist es ein BLDC-Treiber, also gibt es zwei Stromeingänge und 3 Stromausgänge.
Ich verwende Standardkabel, die speziell für Modellautos der gleichen Größe und Leistung wie meine entwickelt und hergestellt wurden.
Aus Neugier, warum kaufst du dir nicht einfach ein fertiges? Wie auch immer, welche Art von Anschlüssen verwendest du? Wenn es einen lötbaren Stecker gibt, würde ich das nehmen.
Warum nicht eine Platinenklemmenleiste mit Federdrahtklemme verwenden?
@VladimirCravero: Ich möchte einen Controller, der mit hoher Geschwindigkeit und auch als Stepper fahren kann. Das Auto kann sich mit einer Genauigkeit von 1 cm selbst positionieren und bis zu 30 km/h schnell fahren. Ich verwende EC5-Anschlüsse zum Akku und 3,5-Rundstecker zum BLDC-Motor.
@Tyler Beim Bau der Leiterplatte habe ich überlegt, Klemmenblöcke zu verwenden, aber ich hatte zwei Probleme: Erstens haben Perfboards einen Lochdurchmesser von 1 mm, und Klemmenblöcke, die diese Strommenge treiben können, haben größere Anschlüsse (dieses Problem würde in einem Custom verschwinden Leiterplatte). Zweitens, weil Klemmenblöcke hauptsächlich industrielle Anwendungen ansprechen, die eine höhere V und eine niedrigere I als meine haben, also sind sie ziemlich groß.
@Tyler Aber ich würde definitiv einen Montageklemmenblock in Betracht ziehen, wenn ich den richtigen finden könnte. Was ich im Moment nicht war.
Scheint ein cooles Projekt zu sein! Ich habe einen kurzen Blick darauf geworfen und es scheint, dass Sie EC5- und Rundsteckverbinder auf eine Leiterplatte löten können, vielleicht haben Sie einige herumliegen und Sie können einige Pass-es-passt-Tests durchführen. Ich bin immer noch ziemlich überzeugt, dass Sie Platz für die Stromschienen finden müssen. Ich habe einige schnelle Zahlen ausprobiert und auf der Strecke werden 6 W verbraucht, ich bin mir nicht sicher, ob dies akzeptabel ist.
Suchen Sie einfach bei Digikey nach 100er-Klemmenblöcken, aus denen Sie wählen können, über 100 Ampere....
Wenn Sie sich nicht mit dem Kauf bestimmter Komponenten herumschlagen möchten, können Sie einfach massiven Kupferdraht mit größerem Durchmesser verwenden. Bohren Sie die Löcher in Ihrer Testplatine so groß wie der externe Draht, führen Sie den Draht durch das Loch und löten Sie ihn an massiven Kupferdraht. Löten Sie diesen massiven Draht auf die Kupferseite der Leiterplatte, aber nur, um ihn an Ort und Stelle zu halten, damit KEIN hoher Strom durch die Leiterbahnen der Leiterplatte fließt. Diesen dicken Massivdraht müssen Sie entsprechend biegen und bis zu den Pins von Transistoren oder wo immer er hinführt platzieren und direkt an die Pins löten.
Warum suchen Sie nicht nach Ideen bei der physischen Montage bewährter ESC-Produkte, die Motoren dieser Größe in dieser Art von Anwendung antreiben sollen? In diesem Zusammenhang können Sie Ihr Ziel wahrscheinlich erreichen, indem Sie die Firmware für ein vorhandenes Produkt neu schreiben, möglicherweise nachdem Sie die MCU durch eine Version mit mehr Ressourcen in derselben Pinbelegung ausgetauscht haben.
@ChrisStratton Ja. Gut. Sieht nach einem offensichtlichen Vorschlag aus, aber ich habe es vorher nicht gedacht. Ich fühle mich jetzt albern.
Nur für Neugierige, die "Punkte" sind wahrscheinlich mehrere zusätzliche Durchkontaktierungen. Anstatt eine einzige große Durchkontaktierung zu verwenden, ist die Verwendung mehrerer Durchkontaktierungen besser (aus dem gleichen Grund, aus dem Sie Litzendraht über Massivdraht verwenden - den Skin-Effekt in Wechselstromkreisen). Es kann auch wichtig sein, weil einige Herstellungsprozesse festgelegte Via-Größen haben, sodass Sie mehrere benötigen, um den Strom tragen zu können.

Antworten (2)

Auf den Fotos sieht es so aus, als würden Sie einen bürstenlosen Treiber für RC-Autos entwerfen, der Motor und die Batterien des RC-Autos sind für kurze Impulse mit hohem Strom und nicht für Dauerbetrieb ausgelegt, sodass die Grenze in Ihrem Fall nicht die Leiterbahnen sind.

ABER trotzdem werde ich einige der verwendeten Methoden vorstellen:

  1. Die Verwendung einer hoch- oder SEHR hochdicken Kupferplatine (4 Unzen bis 20 Unzen) ist wahrscheinlich die teuerste und nirgendwo erhältlich

  2. In die Leiterplatte geschweißte oder geschraubte Kupferschienen

  3. In die Leiterplatte gelötete Kupferdrähte

  4. Lötdocht / Geflecht, dies ist mein Favorit, da es nicht die Wärmemenge erfordert, die bei den vorherigen Methoden verwendet wurde, was zu einer dauerhaften Biegung der Leiterplatte führt.

sehr kompakt Hochstrom ESC

Sammelschienen-Leiterplattenversteifungen

Kupferbarren

Kabel

verschraubte Stromschiene

MEINE bevorzugte Lösung:

Lötgeflecht

BEARBEITEN: PCB-Terminierung hinzugefügt

Leistungselemente von Würth Elektronik

Würth Power-Elemente

oder lugsdirect PCB-Drahtverbinder

lugsdirect

JOOI, wenn du diese Kupferschienen gelötet hast, hast du sie in einem Ofen oder so vorgewärmt?
Ich persönlich weiß nicht, wie der richtige Prozess
Vielen Dank für diese praktische Antwort zu Ebenen. Ich habe in meinem aktuellen Perfboard ein Geflecht verwendet und kann bestätigen, dass es sowohl einfach zu implementieren ist als auch die Schaltung nicht (zu sehr) verbiegt. Meine ursprüngliche Frage war jedoch, wie die Stromkabel an die Platine angeschlossen werden. Ich habe auf einem Ihrer Fotos gesehen, dass Sie einen Bolzen und eine Schraube sowie einen Kabelschuh verwenden. Könntest du mir einen Einblick geben?
@jmgonet, machen Sie ein großes Pad, sagen wir, für m6-Schrauben sollte das Pad sein (Loch: 6-6,5 mm und Außenring ca. 12-14 mm). Verwenden Sie dann eine Messingschraube und eine Mutter, um die Schraube zu sichern, wenn Sie Lötmittel verwenden können beide, um sie zu verriegeln. dann setzt du den Kabelschuh auf und ziehst ihn mit einer zweiten Mutter fest. Es gibt einige fertige Produkte, die ich meiner Antwort hinzufügen werde, die auch dieses Problem lösen

Es sieht so aus, als wären die Stromkabel an eine mit kleinen Punkten verstärkte metallische Fläche gelötet. Weiß jemand, was es ist?

Es sieht so aus, als wären das Vias-in-Pad. Meine Vermutung ist, dass sie die obere Metallschicht bis zum Boden durchnähen, um sowohl eine gute elektrische Leitfähigkeit als auch strukturelle Integrität zu gewährleisten. Ich würde vorschlagen, alle Metallschichten im Pad zu verwenden.

Löten eines Hochleistungskabels an eine Leiterplatte
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