تصميم لوحات PCB مخصصة لأنظمة الطاقة والطاقة الشمسية
تفشل إلكترونيات الطاقة والطاقة الشمسية حيث يكون الجهد والتيار في أعلى مستوياتهما: ناقل التيار المستمر، وعقدة مفتاح MPPT، وحاجز العزل. نحن نصمّم لوحات مراحل القدرة حول واقع مسافة الزحف والحرارة والصعق بدلاً من معاملة التخطيط كأمر ثانوي. كل لوحة مبنية لتجتاز اختبار HiPot، وتصمد أمام العابرات المستحثة من الصواعق، وتعمل باردة تحت الإشعاع الشمسي الكامل.
Challenges specific to Energy & Solar
تقوّس ناقل التيار المستمر وانهيار مسافة الزحف
تجسّر جهود السلاسل البالغة 1000 V عبر نحاس غير متباعد كفاية بفعل الرطوبة والغبار وظروف درجة التلوث 3 الخارجية، مما يسبّب تقوّساً على مسارات كربونية.
مرحلة قدرة MPPT تسخن أكثر من اللازم
ترانزستورات FET في عقدة المفتاح والملفات والمقاومات الشانت تضخ عشرات الواطات في نحاس رقيق بلا مسار حراري، مما يخفّض الخرج ويشيخ لحامات اللحام.
الصعق والصواعق تقتل اللوحة
تحقن الضربات القريبة عابرات الوضع المشترك بمستوى kV على سلاسل PV الطويلة، فتخترق مشغّلات البوابات وخطوط الاستشعار التي تفتقر إلى مسار تثبيت.
انعكاس القطبية يدمّر الدخل
يبدّل فنيو الميدان PV+ وPV- أو البطاريات أثناء التركيب، فيعكسون التغذية إلى الناقل ويحرقون ترانزستورات FET الدخل والمتحكمات وثنائيات الحجب العكسي.
انهيار حاجز العزل
تتسرّب حواجز الأولي-الثانوي والناقل-الاتصالات أو تنهار قوسياً لأن الخلوص ومسافة الزحف وتوجيه الفتحات لم تستوفِ يوماً جهد التشغيل.
How GizanTech solves them
- 1. تخطيط ناقل تيار مستمر يعطي الأولوية لمسافة الزحف. نحدّد تباعد النحاس وفق جداول درجة التلوث 3 في IEC 62109-1، ونضيف طلاءً متوافقاً، ونوجّه فتحات أسفل فجوات الجهد العالي لقطع مسارات الزحف.
- 2. مرحلة MPPT منمذجة حرارياً. نضع ترانزستورات FET والشانت على صبّات نحاسية مع فتحات تهوية حرارية إلى مستوٍ خلفي، ونصغّر حلقة المفتاح بإحكام، ونتحقق من ارتفاع الوصلة بمسوحات الأشعة تحت الحمراء.
- 3. سلسلة حماية من الصعق والصواعق. نضيف تثبيتاً متدرجاً من MOV وTVS، وأنابيب تفريغ غازي على مداخل PV، ومسار عودة صعق محدّداً لتشتيت عابرات kV قبل بلوغها المنطق.
- 4. تقوية ضد انعكاس القطبية. نستخدم حجب P-FET بثنائي مثالي على المداخل، وموصلات مستقطبة، وقاطع تثبيت بالاستشعار والمزلاج حتى لا يستطيع تركيب مبدّل أن يعكس التغذية إلى الناقل.
- 5. حواجز عزل متحقَّق منها. نصمّم مسافة زحف وخلوص بين الأولي والثانوي لجهد التشغيل المقنّن، ونضيف فتحات عزل، ونؤكدها باختبار HiPot عند 3 kV على كل وحدة مصنّعة.
| القاعدة | المعيار / هدف التباعد | نمط الفشل | إجراء التخطيط |
|---|---|---|---|
| مسافة الزحف / الخلوص لناقل التيار المستمر | IEC 62109-1، درجة تلوث 3: مسافة زحف 8.0 mm عند 1000 Vdc | تقوّس على مسار كربوني، انهيار قوسي عبر سطح ملوّث | توسيع فجوات النحاس، تفريز فتحات عزل، تطبيق طلاء متوافق |
| انعكاس القطبية | حجب جهد ناقل PV / البطارية العكسي الكامل، انخفاض < 30 mV | تغذية عكسية لترانزستورات FET الدخل والمتحكم وتدميرها عند التركيب | حجب P-FET بثنائي مثالي مع موصلات مستقطبة ومفتاحية |
| حرارة مرحلة قدرة MPPT | Tj < 110 C عند الإشعاع الكامل، ارتفاع نحاس < 40 C | ارتفاع حرارة FET / الملف، تخفيض الخرج، إجهاد لحام اللحام | صبّة 2 oz، مصفوفة فتحات حرارية إلى مستوٍ خلفي، حلقة محكمة |
| الصعق / الصواعق | IEC 61643 / 8-20 us، تثبيت موجة توافقية 6 kV | اختراق مشغّل البوابة وخطوط الاستشعار بجهد kV للوضع المشترك | GDT + MOV + TVS متدرج، مسار عودة صعق محدّد |
| حاجز العزل | معزّز، HiPot عند 3 kV، مسافة زحف >= 6.4 mm عند جهد التشغيل | تسرّب الأولي-الثانوي، انهيار قوسي للحاجز تحت العطل | توجيه فتحة عزل، لا مسارات في الفجوة، التحقق بكل HiPot |
Go deeper
Custom PCB Design for other industries
Frequently asked questions
ما فئة الجهد التي يمكنكم تصميم لوحات PCB شمسية لها؟
نصمّم لناقلات سلاسل بجهد 600 V و1000 V و1500 Vdc، مع تباعد النحاس والعزل وفق جداول مسافة الزحف في IEC 62109 لجهد التشغيل المقنّن ودرجة التلوث.
كيف تمنعون مرحلة MPPT من ارتفاع الحرارة؟
نمذِجُ عقدة المفتاح حرارياً، ونستخدم صبّات نحاسية ثقيلة مع مصفوفات فتحات إلى مستوٍ خلفي، ونبقي حلقة التبديل محكمة، ونؤكد ارتفاع الوصلة بمسوحات الأشعة تحت الحمراء عند الحمل الكامل.
هل تتولّون الحماية من الصعق والصواعق؟
نعم. نصمّم سلسلة تثبيت متدرجة من أنابيب التفريغ الغازي وMOV وثنائيات TVS مع مسار عودة صعق محدّد لتشتيت عابرات kV المستحثة إلى الأرض قبل بلوغها منطق التحكم.
هل تصمد اللوحة أمام توصيل PV أو بطارية معكوس؟
نضيف حجباً عكسياً بترانزستور P-FET بثنائي مثالي وموصلات مفتاحية مستقطبة حتى لا يستطيع تركيب مبدّل أثناء التشغيل الميداني أن يعكس التغذية إلى الناقل ويدمّر مرحلة الدخل.
هل تعتمدون العزل وتجرون اختبار HiPot؟
نصمّم حواجز معزّزة بين الأولي والثانوي لجهد التشغيل ونتحقق من كل لوحة مجمَّعة باختبار HiPot العازل عند 3 kV إضافةً إلى فحوص مقاومة العزل.