[发明专利]模块化电源控制器的功率线印制板化的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及模块化电源控制器，尤其涉及将模块化电源控制器的功率线印制板化的方法，该方法将传统成捆的功率线用印制电路板（PCB板）的走线代替。

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。

请参阅图1，在以往的电源控制器模块设计中，一般采用外部走线捆绑法，把功率走线筛选出来，用导线（该导线连接功率点，也称之为功率线）将功率点1A和1B连接，并捆绑到一起，沿着电源控制器模块的外部完成走线，图1中示意出三条功率线1A、1B、1C。但是，随着航天技术的发展，载荷对功率要求的提高，功率电缆需要承受的电流越来越大，散热要求变得越来越高，从而对走线的要求变得越来越高。如此一来，原来的一小捆的导线，增加到几十上百根一捆。增加的导线重量为电源控制器增加了很大的负担，目前，在电源控制器设计中，采用贴片元器件已经成为一种趋势。贴片元器件最大的特点是元器件体积小，高度低，从而能够让模块变得更薄。而导线束过大的截面积往往会比电路板更厚，直接增加了模块的厚度，是电源控制器模块的厚度、单机体积瓶颈，导致贴片元器件的优势大大减小。而捆绑式走线，它的散热只要靠导线自身的表面积。捆成一束的导线，表面积自然会受到很大限制，直接导致散热效率的低下，比如：约定：环境温度最高为65℃，导线须承受30A的电流。在该情况下选择外部走线捆绑法。由于环境温度最高为65℃，且印制板能承受的最高温度为125℃。导线上的热量将传导到印制板上，所以该导线能承受的最高温升为60℃。如超过这个温度，印制板将损坏。根据以上条件，选择能承受150℃的20号线。因为20号线单股最大电流值为6.5A。由：导线须承受30A的电流，通过降额要求，若降额因子为0.26，则每股导线能过1.67A的电流。所以，总共需要18股导线。该导线的直径为1.4mm;单位重量为6.7g/m。所以总截面为27.69mm2。由于捆绑导线的体积过大，所以只能沿着模块的边缘走，从而导线需要的长度往往会很长。若该导线需要过20mm的长度，则该导线束的体积为553.8mm3；散热面积（表面积）为118.8 mm2；重量为24.12g。

发明内容

本发明解决的问题是现有外部走线捆绑法构成的模块化电源控制器的重量重、体积大和散热效率低的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种模块化电源控制器的功率线印制板化的方法，该方法包括如下步骤：S1、从模块化电源控制器的走线中筛选出功率线；S2、根据每条功率线上的电流在导线宽度、横截面以及允许电流的关系曲线上查找每条功率线需要的线宽和铜箔的厚度；S3、连接除功率线外的其他线；S4、根据所述线宽和铜箔的厚度在印制板上覆铜以形成功率线。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

由于本发明模块化电源控制器的功率线印制板化的方法将传统捆绑法中的实现功率线功能的导线用PCB板上的走线代替，也就是说，将传统的成捆绑扎的功率线改进为印制板各层覆铜，可大幅降低模块的重量，缩小模块的体积、提高散热效率，对卫星的减重具有重要意义。

附图说明

图1是传统的捆绑法构成的模块化电源控制器的结构示意图；

图2是本发明模块化电源控制器的功率线印制板化的方法的流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图2，本发明模块化电源控制器的功率线印制板化的方法包括如下步骤：

S1、从模块化电源控制器的走线中筛选出功率线；

S2、根据每条功率线上的电流在导线宽度、横截面以及允许电流的关系曲线上查找每条功率线需要的线宽和铜箔的厚度；在该步骤中，所述导线宽度、横截面以及允许电流的关系曲线属于已知技术，在此不再赘述，根据每条功率线上的电流即可以在上述关系曲线中查找到该电流所对应的线宽和横截面积，进而，获得线宽和铜箔厚度。

S3、连接除功率线外的其他线；连接其他走线时，尽量为表面层功率走线留出位置，为其他层的功率网络留出过孔位置。