CN104427788A - 电源控制器用多层功率印制电路板的过孔设置方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电源控制器用多层功率印制电路板的过孔设置方法及结构，包括：根据过孔加工精度和过孔对印制板机械强度的影响、焊盘尺寸以及功率印制电路板的过孔载流量确定过孔尺寸；根据功率印制电路板的功率走线载流量和所述过孔尺寸确定过孔数量；根据功率印制电路板的载流的方向确定过孔布局；选取与功率印制电路板的载流的方向作为敷铜方向；根据过孔尺寸、过孔数量和过孔布局生成所述过孔，根据所述敷铜方向对功率印制电路板上的所有过孔进行敷铜。本发明能够减少过孔局部发热，散热不均的情况，实现功率走线印制板化电源控制器的散热均匀和月球探测器电源控制器的模块化、轻量化和小型化。

Description

电源控制器用多层功率印制电路板的过孔设置方法及结构
 
技术领域
本发明涉及卫星电源模块化设计领域，特别涉及一种电源控制器用多层功率印制电路板的过孔设置方法及结构。
 
背景技术
提高电源控制器的功率密度是现今卫星电源发展的趋势，电源控制器模块化设计正是提高功率密度的一个有效突破口。由于模块化设计的电源控制器结构刚度高，重量较轻，维修方便。并且具有良好的可扩展性，为产品系列化的发展提供了有力保证。模块化的产品能使用在多个型号上，成熟的技术不需要重新研发和验证，大大减小了航天产业的成本，在通用化和产品化的方向迈出了一大步。随着航天市场对卫星电源轻量化、小型化、模块化日益增长的强劲需求，功率走线印制板化已经成为模块化电源控制器的发展趋势。
功率走线印制板化是将传统导线连接设计成通过多层印制板敷铜以实现电气连接的一种方法。该方法既解决了传统导线功率过大，线路无法很好散热的问题，又解决了模块厚度、重量过大的问题。同时也带来了同一电气网络不同印制板层连接的问题。同一电气网络不同印制电路板层一般以过孔实现电气连接。而不合理过孔布局会造成部分过孔载流过大，超出裕度、部分过孔无载流而造成印制板发热量大，散热不均。过孔选择和布局直接影响着印制板散热好坏。因此，过孔设计尤为重要，良好的过孔设计技术可有效减少由于过孔所增加给印制板的热量。
 
发明内容
本发明的目的在于提供一种电源控制器用多层功率印制电路板的过孔设置方法及结构，能够减少过孔局部发热，散热不均的情况。
为解决上述问题，本发明提供一种电源控制器用多层功率印制电路板的过孔设置方法，对每一功层率印制电路板，该方法包括：
确定功率印制电路板的功率走线载流量，根据功率印制电路板的功率走线载流量确定该层的功率印制电路板的过孔载流量；
根据过孔加工精度、过孔对印制板机械强度的影响、焊盘尺寸以及功率印制电路板的过孔载流量确定该层功率印制电路板的过孔尺寸，其中，所述过孔尺寸遵循与焊盘尺寸相近原则；
根据功率印制电路板的功率走线载流量和所述过孔尺寸确定该层功率印制电路板的过孔数量；
根据功率印制电路板的载流的方向确定该层功率印制电路板上的过孔布局，其中，过孔的排列方向与所述载流的方向垂直，功率印制电路板的载流与该层功率印制电路板的过孔为最大接触面积，且功率印制电路板的载流均匀流过该层功率印制电路板的过孔；
选取与功率印制电路板的载流的方向作为敷铜方向；
根据所述过孔尺寸、过孔数量和过孔布局在功率印制电路板上生成所述过孔，根据所述敷铜方向对功率印制电路板上的所有过孔进行敷铜。
 
根据本发明的另一面，提供一种电源控制器用多层功率印制电路板的过孔结构，功率印制电路板上设置有过孔，其中，
功率印制电路板的过孔尺寸根据过孔加工精度、过孔对印制板机械强度的影响、焊盘尺寸以及该层功率印制电路板的过孔载流量来确定，其中，所述过孔尺寸遵循与焊盘尺寸相近原则，功率印制电路板的过孔载流量根据该层功率印制电路板的功率走线载流量来确定；
功率印制电路板的过孔数量根据该层功率印制电路板的功率走线载流量和所述过孔尺寸来确定；
功率印制电路板的过孔布局根据功率印制电路板的载流的方向来确定，其中，过孔的排列方向与所述载流的方向垂直，功率印制电路板的载流与该层功率印制电路板的过孔为最大接触面积，且功率印制电路板的载流均匀流过该层功率印制电路板的过孔；
功率印制电路板上的所有过孔的敷铜方向为该层功率印制电路板的载流的方向。
与现有技术相比，本发明通过确定功率印制电路板的功率走线载流量，根据功率印制电路板的功率走线载流量确定该层的功率印制电路板的过孔载流量；根据过孔加工精度和过孔对印制板机械强度的影响、焊盘尺寸以及功率印制电路板的过孔载流量确定该层功率印制电路板的过孔尺寸，其中，所述过孔尺寸遵循与焊盘尺寸相近原则；根据功率印制电路板的功率走线载流量和所述过孔尺寸确定该层功率印制电路板的过孔数量；根据功率印制电路板的载流的方向确定该层功率印制电路板上的过孔布局，其中，过孔的排列方向与所述载流的方向垂直，功率印制电路板的载流与该层功率印制电路板的过孔为最大接触面积，且功率印制电路板的载流均匀流过该层功率印制电路板的过孔；选取与功率印制电路板的载流的方向作为敷铜方向；根据所述过孔尺寸、过孔数量和过孔布局在功率印制电路板上生成所述过孔，根据所述敷铜方向对功率印制电路板上的所有过孔进行敷铜。本发明能够解决同一电气网络不同板层间进行电气连接时，因过孔选择和布局未进行合理设计所引起局部过孔过热、散热不均的问题，不但保证印制板的机械强度，而且有益于印制电路板布线，减少过孔局部发热，散热不均的情况，实现功率走线印制板化电源控制器的散热均匀和月球探测器电源控制器的模块化、轻量化和小型化。
 
附图说明
图1是本发明一实施例的电源控制器用多层功率印制电路板的过孔设置方法的流程图；
图2是本发明一实施例的电源控制器用多层功率印制电路板的过孔结构示意图。
 
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，本发明提供一种电源控制器用多层功率印制电路板的过孔设置方法，对每层功率印制电路板，该方法包括：
步骤S1，确定功率印制电路板的功率走线载流量，根据功率印制电路板的功率走线载流量确定该层的功率印制电路板的过孔载流量；
步骤S2，根据过孔加工精度和过孔对印制板机械强度的影响、焊盘尺寸以及功率印制电路板的过孔载流量确定该层功率印制电路板的过孔尺寸，其中，所述过孔尺寸遵循与焊盘尺寸相近原则； 
步骤S3，根据功率印制电路板的功率走线载流量和所述过孔尺寸确定该层功率印制电路板的过孔数量；具体的，过孔选取原则需要考虑的主要因素有过孔载流量、过孔加工精度、过孔对印制板机械强度的影响以及过孔于印制板通用焊盘尺寸。过孔载流量和印制电路板功率走线直接相关，功率走线载流量决定了过孔载流量和过孔个数。但考虑过孔加工精度，过孔尺寸选择偏大有益于加工，过孔尺寸选择偏小有益于印制板的机械强度，而印制电路板的器件焊盘尺寸与过孔相近有益于印制电路板电气布线规则设置。综合上述过孔选取原则可确定印制板功率走线的过孔尺寸和数量。
步骤S4，根据功率印制电路板的载流的方向确定该层功率印制电路板上的过孔布局，其中，过孔的排列方向与所述载流的方向垂直，功率印制电路板的载流与该层功率印制电路板的过孔为最大接触面积，且功率印制电路板的载流均匀流过该层功率印制电路板的过孔；具体的，过孔布局以流过过孔均匀载流为原则，以避免过孔扎堆在一起而造成过孔载流不均，该原则由敷铜方向所决定。
步骤S5，如图2所示，选取与功率印制电路板的载流的方向2作为敷铜方向； 
步骤S6，如图2所示，根据所述过孔尺寸、过孔数量和过孔布局在功率印制电路板上生成所述过孔1，根据所述敷铜方向对功率印制电路板上的所有过孔进行敷铜3，以实现功率走线的电气连接。具体的，功率走线印制板化过孔设计后，合理的过孔1选取原则和过孔布局可减少过孔局部发热，散热不均的情况。过孔局部发热是由于过孔分布不均，布置有误所导致过孔载流量不同所致，本实施例能够合理选取过孔尺寸、过孔数据和过孔布局，从而有效减少由过孔发热所造成的印制电路板过热、散热问题。
本实施例能够解决同一电气网络不同板层间进行电气连接时，因过孔选择和布局未进行合理设计所引起局部过孔过热、散热不均的问题，不但保证印制板的机械强度，而且有益于印制电路板布线，减少过孔局部发热，散热不均的情况，实现功率走线印制板化电源控制器的散热均匀和月球探测器电源控制器的模块化、轻量化和小型化。
 
实施例二
如图2所示，本发明还提供另一种电源控制器用多层功率印制电路板的过孔结构，功率印制电路板上设置有过孔1，其中，
功率印制电路板的过孔尺寸根据过孔加工精度和过孔对印制板机械强度的影响、焊盘尺寸以及该层功率印制电路板的过孔载流量来确定该层功率印制电路板来确定，其中，所述过孔尺寸遵循与焊盘尺寸相近原则，功率印制电路板的过孔载流量根据该层功率印制电路板的功率走线载流量来确定；
功率印制电路板的过孔数量根据该层功率印制电路板的功率走线载流量和所述过孔尺寸来确定；
功率印制电路板的过孔布局根据功率印制电路板的载流的方向2来确定，其中，过孔的排列方向与所述载流的方向2垂直，功率印制电路板的载流与该层功率印制电路板的过孔为最大接触面积，且功率印制电路板的载流均匀流过该层功率印制电路板的过孔；
功率印制电路板上的所有过孔的敷铜3方向为该层功率印制电路板的载流的方向。
综上所述，本发明通过确定功率印制电路板的功率走线载流量，根据功率印制电路板的功率走线载流量确定该层的功率印制电路板的过孔载流量；根据过孔加工精度和过孔对印制板机械强度的影响、焊盘尺寸以及功率印制电路板的过孔载流量确定该层功率印制电路板的过孔尺寸，其中，所述过孔尺寸遵循与焊盘尺寸相近原则；根据功率印制电路板的功率走线载流量和所述过孔尺寸确定该层功率印制电路板的过孔数量；根据功率印制电路板的载流的方向确定该层功率印制电路板上的过孔布局，其中，过孔的排列方向与所述载流的方向垂直，功率印制电路板的载流与该层功率印制电路板的过孔为最大接触面积，且功率印制电路板的载流均匀流过该层功率印制电路板的过孔；选取与功率印制电路板的载流的方向作为敷铜方向；根据所述过孔尺寸、过孔数量和过孔布局在功率印制电路板上生成所述过孔，根据所述敷铜方向对功率印制电路板上的所有过孔进行敷铜，能够解决同一电气网络不同板层间进行电气连接时，因过孔选择和布局未进行合理设计所引起局部过孔过热、散热不均的问题，不但保证印制板的机械强度，而且有益于印制电路板布线，减少过孔局部发热，散热不均的情况，实现功率走线印制板化电源控制器的散热均匀和月球探测器电源控制器的模块化、轻量化和小型化。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种电源控制器用多层功率印制电路板的过孔设置方法，其特征在于，对每一功层率印制电路板，该方法包括：
确定功率印制电路板的功率走线载流量，根据功率印制电路板的功率走线载流量确定该层的功率印制电路板的过孔载流量；
根据过孔加工精度、过孔对印制板机械强度的影响、焊盘尺寸以及功率印制电路板的过孔载流量确定该层功率印制电路板的过孔尺寸，其中，所述过孔尺寸遵循与焊盘尺寸相近原则；
根据功率印制电路板的功率走线载流量和所述过孔尺寸确定该层功率印制电路板的过孔数量；
根据功率印制电路板的载流的方向确定该层功率印制电路板上的过孔布局，其中，过孔的排列方向与所述载流的方向垂直，功率印制电路板的载流与该层功率印制电路板的过孔为最大接触面积，且功率印制电路板的载流均匀流过该层功率印制电路板的过孔；
选取与功率印制电路板的载流的方向作为敷铜方向；
根据所述过孔尺寸、过孔数量和过孔布局在功率印制电路板上生成所述过孔，根据所述敷铜方向对功率印制电路板上的所有过孔进行敷铜。
2.一种电源控制器用多层功率印制电路板的过孔结构，其特征在于，功率印制电路板上设置有过孔，其中，
功率印制电路板的过孔尺寸根据过孔加工精度、过孔对印制板机械强度的影响、焊盘尺寸以及该层功率印制电路板的过孔载流量来确定，其中，所述过孔尺寸遵循与焊盘尺寸相近原则，功率印制电路板的过孔载流量根据该层功率印制电路板的功率走线载流量来确定；
功率印制电路板的过孔数量根据该层功率印制电路板的功率走线载流量和所述过孔尺寸来确定；
功率印制电路板的过孔布局根据功率印制电路板的载流的方向来确定，其中，过孔的排列方向与所述载流的方向垂直，功率印制电路板的载流与该层功率印制电路板的过孔为最大接触面积，且功率印制电路板的载流均匀流过该层功率印制电路板的过孔；
功率印制电路板上的所有过孔的敷铜方向为该层功率印制电路板的载流的方向。
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