Soldar un cable de alta potencia a una PCB

Quiero hacer una conexión de alimentación entre mi PCB y un acumulador. Necesito que maneje hasta 100A, y que sea mecánicamente muy fuerte, porque estará a bordo de un modelo de coche tipo buggy.

En el prototipo que hice con un Perfboard (dot pcb) dividí el cable grande en 16 secciones más pequeñas, y pasé cada una de ellas por un orificio diferente. Luego sueldo todo junto en la parte inferior.

Dos alambres grandes divididos en 16 porciones pequeñas No se puede colocar una barra colectora de PCB

Los cables y conectores son estándar de model hobby:

Eso funciona muy bien, ya que es fuerte y acomoda el cable grande en un espacio bastante pequeño. He usado una técnica similar para recuperar la corriente de salida de los medios puentes debajo del disipador.

Ahora me gustaría hacer un circuito impreso y me gustaría replicar el mismo tipo de conexión, pero no estoy seguro de cómo proceder:

  • La creación de un componente que contiene múltiples orificios pasantes, demasiado cerca uno del otro, genera muchos errores de reglas de diseño.
  • Mi editor de PCB (Proteus - Ares) cree que cada orificio pasante es un conector diferente, por lo que es complicado crear un componente.
  • Prefiero permanecer lo más estándar posible porque ordeno mi PCB a un fabricante comercial.
  • Algunos comentarios sugieren usar una barra de bus de PCB. Entiendo que esto haría una gran conexión, pero no veo cómo podría encajarlos en un circuito que va a bordo de un automóvil modelo. El circuito es un controlador BLDC y tiene 2 entradas de alimentación y 3 salidas de alimentación.

Daría la bienvenida a cualquier idea, incluida la creación del conector de una manera diferente o el uso de un editor de PCB diferente.

Editar

Chris Stratton sugirió mirar un módulo ESC comercial real. Debería haber comenzado por eso. Aquí está el desmontaje de uno:

550X ESC Desmontaje - HeliFreak 550X ESC Desmontaje - HeliFreak

Ahora tengo más preguntas:

  • Parece que los cables de alimentación están soldados a una zona metálica reforzada con pequeños puntos. Alguien sabe que es?
  • En la otra cara hay una especie de losa. ¿Es esto un bus de energía?
No me convencerá de que la traza de PCB tiene la misma sección transversal que el cable.
El cable grande es estándar en el modelo hobby para manejar alta corriente. Es sobredimensionada en mi caso, pero sigue siendo la talla estándar. Debajo de mi prototipo tuve que hacer un rastro a mano soldando un escudo trenzado extraído de otro cable para evitar que la pasta de soldar se derritiera cuando estaba en plena potencia.
Los cables soldados directamente no son los mejores para la vibración; desea barras colectoras de PCB con terminales: electronics.stackexchange.com/questions/59735/…
La razón es que la masa del cable sube cuadráticamente con el radio, pero la superficie de sujeción solo sube linealmente.
La barra colectora o el refuerzo es definitivamente una buena idea. También puede agregar algunos recortes en la máscara y verter soldadura sobre ellos, a veces puede ver eso en rastros de alta corriente. También considere usar múltiples capas para el trazo. Y, por supuesto, mantenga las pistas cortas . De todos modos, los problemas que está encontrando están relacionados con cad y deben resolverse de manera trivial, he hecho algo similar con KiCad, por lo que cualquier herramienta puede hacer eso.
Considere también el uso de varios cables de menor sección. El volumen final del cable es más alto, pero hay grandes beneficios: mejor disipación de calor, enrutamiento más fácil, posiblemente mejor respuesta transitoria, trabajo de soldadura más prolijo (lo que hiciste es bastante bueno pero puedes hacerlo mejor)...
Entiendo que las barras colectoras de PCB hacen la mejor conexión posible, pero no veo cómo puedo colocarlas en un circuito que va a bordo de un modelo de automóvil. He añadido otra imagen para mostrarlo. Además, es un controlador BLDC, por lo que hay dos entradas de alimentación y 3 salidas de alimentación.
Estoy usando cables estándar diseñados y fabricados específicamente para modelos de automóviles del mismo tamaño y potencia que el mío.
Por curiosidad, ¿por qué no comprarías uno prefabricado? De todos modos, ¿qué tipo de conectores estás usando? Si existe el conector soldable, iría con eso.
¿Por qué no utilizar un bloque de terminales de montaje en placa con abrazadera de resorte?
@VladimirCravero: Quiero un controlador que pueda conducir a alta velocidad y también como paso a paso. El automóvil puede posicionarse con una precisión de 1 cm y correr hasta 30 km / h. Estoy usando conectores EC5 para el acumulador y conectores de bala 3.5 para el motor BLDC.
@Tyler Cuando construí la PCB, consideré usar bloques de terminales, pero tenía dos problemas: primero, las placas perforadas tienen un diámetro de orificio de 1 mm, y el bloque de terminales capaz de conducir esta cantidad de corriente tiene conectores más grandes (este problema desaparecería en una costumbre TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO). En segundo lugar, porque los bloques de terminales se ocupan principalmente de aplicaciones industriales que tienen una V más alta y una I más baja que la mía, por lo que son bastante grandes.
@Tyler Pero definitivamente consideraría un bloque de terminales de montaje si pudiera encontrar el correcto. Que no he estado por el momento.
¡Parece un proyecto genial! Eché un vistazo rápido y parece que puede soldar EC5 y conectores de bala a una PCB, tal vez tenga algunos por ahí y pueda hacer algunas pruebas de ajuste. Todavía estoy bastante convencido de que necesita encontrar espacio para las barras de autobús. Probé algunos números rápidos y obtengo 6W disipados en la pista, no estoy seguro de si esto es aceptable.
Simplemente busque en Digikey bloques de terminales 100 para elegir, por encima de 100 amperios....
Si no quiere molestarse en comprar componentes específicos, puede usar alambre de cobre sólido de mayor diámetro. Taladre los orificios en su PCB de prueba tan grandes como el cable externo, pase el cable a través del orificio y suéldelo al cable de cobre sólido. Suelde este cable sólido al lado de cobre de la PCB, pero solo para mantenerlo en su lugar, NO para que la corriente alta pase por las pistas de la PCB. Este cable sólido y grueso debe doblarse adecuadamente y colocarse hasta los pines de los transistores, o donde sea que conduzca, y soldarlo directamente a los pines.
¿Por qué no busca ideas en el ensamblaje físico de productos ESC probados destinados a impulsar motores de este tamaño en este tipo de aplicación? De hecho, probablemente pueda lograr su objetivo reescribiendo el firmware de un producto existente, posiblemente después de cambiar la MCU por una versión que tenga más recursos en el mismo pinout.
@ChrisStratton Sí. Bueno. Parece una sugerencia obvia, pero no lo pensé antes. Me siento tonto ahora.
Solo para aquellos curiosos, los "puntos" son probablemente múltiples vías adicionales. En lugar de usar una sola conexión de vía grande, es mejor usar múltiples vías (por la misma razón por la que usa un cable trenzado sobre un cable de núcleo sólido: el efecto de piel en los circuitos de CA). También puede ser importante porque algunos procesos de fabricación tienen tamaños de vía fijos, por lo que necesita varios para poder llevar la corriente.

Respuestas (2)

A partir de las fotos, parece que está diseñando un controlador sin escobillas para un automóvil RC, el motor y las baterías del automóvil RC están dimensionados para pulsos cortos de alta corriente y no continuos, por lo que el límite en su caso no son las huellas de PCB.

PERO de todos modos presentaré algunos de los métodos utilizados:

  1. Usando un PCB de cobre de alto o MUY alto espesor (4oz a 20oz) probablemente el más caro y no disponible en ningún lado

  2. Barras colectoras de cobre soldadas o atornilladas en PCB

  3. Alambres de cobre soldados en PCB

  4. Mecha de soldadura/trenza, este es mi favorito ya que no requiere la cantidad de calor que usaban los métodos anteriores, lo que conduce a una curvatura permanente de PCB.

muy compacto ESC de alta corriente

refuerzos de pcb de barra de bus

barras de cobre

Cable

barra colectora atornillada

MI solución preferida:

trenza de soldadura

EDITAR: terminación de PCB agregada

Elementos de potencia de Wurth Electronics

elementos de poder wurth

o lugsdirect Conectores de cable de PCB

lugsdirect

JOOI, si soldaste esas barras colectoras de cobre, ¿las precalentaste en un horno o algo así?
Yo personalmente no sé cómo el proceso correcto
Gracias por esta respuesta práctica sobre las capas. He usado una trenza en mi Perfboard actual y puedo confirmar que es fácil de implementar y no dobla (demasiado) el circuito. Sin embargo, mi pregunta original era sobre cómo conectar los cables de alimentación a la PCB. He visto en una de tus fotos que usas un perno y un tornillo más un terminal de cable. ¿Podrías darme alguna idea?
@jmgonet, haga una almohadilla grande, digamos para el tornillo m6, la almohadilla debe ser (agujero: 6-6,5 mm y anillo exterior de aproximadamente 12-14 mm) luego use un tornillo de latón y una tuerca para bloquear el tornillo, si puede usar soldadura en ambos para bloquearlos en su lugar. luego pones el terminal de cable y lo aprietas con una segunda tuerca. hay algunos productos listos que agregaré en mi respuesta que también resuelven este problema

Parece que los cables de alimentación están soldados a una zona metálica reforzada con pequeños puntos. Alguien sabe que es?

Parece que esos son vias-in-pad. Mi suposición es que están cosiendo la capa superior de metal hasta la parte inferior para lograr una buena conductividad eléctrica e integridad estructural. Sugeriría usar todas las capas de metal en la almohadilla.

Soldar un cable de alta potencia a una PCB
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v