Calentamiento de PCB en un ambiente de baja temperatura

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Tengo que desarrollar un circuito de microcontrolador que funcione a bajas temperaturas (tan bajas como -60 ° C). Quiero calentar la placa PCB FR4 hasta que alcance el rango de temperatura comercial por encima de -40C. Encontré algunos calentadores flexibles para calentar la PCB. ¿Qué otras opciones tengo? ¿Es posible usar una capa de PCB como calentador? No pude encontrar ninguna información sobre el uso de una capa como calentador.

zontragon
fuente
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Solo use algunas resistencias de montaje en superficie, solo tenga cuidado de que el ciclo de calor agriete las uniones de soldadura con el tiempo.
John U
¿Qué mecanismo controlará su calentador antes de que comience MC (-60C - -40C)? Para el calentador, vea este enlace - Cama climatizada
Oleg Olivson
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Me encantaría ver una capa interna que se usa como calentador. Querrá recorrer el rastro para que sea agradable y largo, pero todos los cálculos para la disipación de energía y el aumento de la temperatura de las trazas internas de cobre están disponibles en Internet. ¿El consumo de energía no es un problema? Si es así, puede usar un RTG y matar 2 pájaros con 1 piedra:>
HL-SDK
Pruebe esto: pcbco.com.au/tracecalc.html
HL-SDK
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¿Qué pasa con algún tipo de sensor de temperatura o un pequeño termistor conectado a un circuito de conmutación?
John U

Respuestas:

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Como sugeriría, me inclinaría a usar trazas en o en la PCB como calentador directo. Obviamente, comenzaría aislando la placa tanto como sea posible para minimizar la energía requerida para mantener la temperatura. Preste especial atención a las conexiones eléctricas externas, que también pueden ser buenos conductores de calor. Longitudes adicionales de alambre enterradas en el aislamiento ayudarán bastante.

Colocaría los rastros principalmente alrededor del borde del tablero, generalmente manteniéndolos alejados de otros componentes productores de calor para mantener los gradientes de temperatura en el tablero al mínimo. Diseñaría una fuente actual que tenga retroalimentación de temperatura para conducir la traza, con una configuración "máxima" que garantiza que no se quemará.

Los calentadores flexibles que encontró están haciendo esencialmente lo mismo, pero probablemente consideran que los datos de las aplicaciones son de propiedad exclusiva. Tendrás que resolver los detalles tú mismo; cosas como anchos y grosores de trazas, niveles de corriente y aumento de temperatura, basados ​​en la resistividad básica del cobre, que es 1.68 × 10 -8 Ω-m @ 20 ° C.

Dave Tweed
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¿Es aconsejable colocar trazas en una capa interna debido a la baja conductividad térmica del epoxi FR4?
zontragon
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@zontragon: Realmente no importa tanto. No está tratando de mover mucho calor, como si estuviera con un disipador de calor, solo aumente la temperatura del sistema en general.
Dave Tweed
¿Por qué preferiría usar trazas de PCB en lugar de usar un calentador flexible externo? ¿Qué ventajas tiene?
zontragon el
@zontragon: Porque es básicamente un costo incremental cero, incluido en el costo de la PCB.
Dave Tweed
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Tuve que diseñar un desmodulador de datos de receptor de radio de 400MHz que pudiera sentarse a -60 ºC y puse un montón de resistencias de montaje en superficie en una formación de matriz debajo de la PCB en el trazo inferior (placa de 4 capas). La matriz significaba que si una resistencia fallaba, no mataba toda la idea del calentador.

Utilicé un sensor de temperatura para controlar la calefacción y alrededor de +10 ºC se apagó porque el mismo módulo también podría permanecer en el calor del horno todo el día. El único problema que tuvo inicialmente la unidad fue cuando se volvió a calentar a 0 ºC: se formó condensación en la placa de circuito y durante 5 minutos la radio no funcionó como se esperaba. Esto se curó con lacado selectivo de áreas vulnerables de la PCB.

Todavía hubo algunos problemas técnicos notables, ya que aumentó de nuevo a 0 ºC, pero estos fueron de muy corta duración. La unidad fue diseñada para una celda de prueba de motor aerodinámico, ¡no es un buen lugar para estar cuando el motor estaba encendido! El receptor de radio estaba recopilando datos del motor.

Andy alias
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¡Buen diseño! Pero si el sistema se encuentra por debajo de -60 grados y se apaga, ¿cómo iniciar el sistema sin ejecutar MCU por debajo de 60 grados?
richieqianle
@richieqianle no tenía un MCU.
Andy, también conocido como
¿Podría por favor presentarnos cómo activar / cerrar el sensor de temperatura?
richieqianle
@richieqianle todo se hizo de forma análoga a un comparador, según recuerdo.
Andy, alias
Para evitar iniciar la otra parte del circuito (excepto la parte de calentamiento) a baja temperatura, ¿qué se hizo?
richieqianle