在設(shè)計(jì)用于戶外應(yīng)用的太陽(yáng)能嵌入式系統(tǒng)時(shí)，耐用性、性能和能源效率是一個(gè)完美的考慮因素。夢(mèng)想是平衡這三者，但如何才能實(shí)現(xiàn)呢？

您概念化布局的方式在很大程度上決定了系統(tǒng)的性能、效率和耐用性。在布局階段調(diào)整到設(shè)計(jì)中的好主意可以顯著提高太陽(yáng)能設(shè)備的可制造性。

太陽(yáng)能電池板的11大PCB設(shè)計(jì)技巧

以下是適用于您的下一個(gè)太陽(yáng)能項(xiàng)目的11個(gè)電路板設(shè)計(jì)技巧—有些適用于更廣泛的范圍，而另一些則是太陽(yáng)能電池電路板獨(dú)有的：

1.盡早讓您的PCB供應(yīng)商參與進(jìn)來(lái)

2.考慮太陽(yáng)能電池板的效率

3.確認(rèn)電池和面板尺寸

4.評(píng)估對(duì)功率密集型模塊的需求

5.考慮固件架構(gòu)

6.建造一個(gè)耐腐蝕的盒子

7.實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的電流流動(dòng)

8.獲得正確的PCB組件尺寸

9.精益求精

10.選擇合適的表面處理

11.適當(dāng)間隔PCB元件布局

1.盡早讓您的PCB供應(yīng)商參與設(shè)計(jì)

在PCB設(shè)計(jì)的早期就讓您的電子制造供應(yīng)商參與進(jìn)來(lái)。理想的制造供應(yīng)商在該行業(yè)擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，可以幫助識(shí)別設(shè)計(jì)圖紙上可能看不到的問(wèn)題。

在初始設(shè)計(jì)階段未能解決小問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致代價(jià)高昂的長(zhǎng)期混亂，這可能會(huì)影響設(shè)備制造、性能和認(rèn)證批準(zhǔn)。

2.考慮太陽(yáng)能電池電路板的效率

用于電子產(chǎn)品的小型太陽(yáng)能電池板的能效取決于幾個(gè)因素，包括電池板本身的類型。

通常，單晶太陽(yáng)能電池板比薄膜或多晶太陽(yáng)能電池板更有效。太陽(yáng)能系統(tǒng)的功效也可能因供應(yīng)商而異。

在開始PCB設(shè)計(jì)之前確認(rèn)這些細(xì)節(jié)是一個(gè)很好的做法。

3.確認(rèn)電池和面板尺寸

需要連續(xù)工作的太陽(yáng)能電子設(shè)備將需要備用電池系統(tǒng)。

為太陽(yáng)能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì) PCB 時(shí)要考慮的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是光伏電源效率降至 0%后系統(tǒng)的持續(xù)時(shí)間。

有幾個(gè)環(huán)境因素會(huì)影響太陽(yáng)能電池板的性能，您需要有足夠容量的電池來(lái)讓您的設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

一旦確定了每天的電力需求，您就可以使用以下數(shù)據(jù)計(jì)算出太陽(yáng)能電池板和電池的尺寸：

1.連續(xù)黑天的最大數(shù)量——決定所需的電池容量

2.最少晴天數(shù)——確定為電池充電和為設(shè)備供電所需的太陽(yáng)能電池板尺寸

4.評(píng)估對(duì)高功率模塊的需求

理想情況下，某些應(yīng)用（例如熱敏打印機(jī)、Wi-Fi和GSM）需要高功率模塊。

在針對(duì)此類應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)嘗試準(zhǔn)確了解和預(yù)測(cè)模塊的功耗。評(píng)估對(duì)電力密集型模塊的需求將幫助您計(jì)算無(wú)縫運(yùn)行太陽(yáng)能電池板設(shè)備所需的電量。

5.考慮固件架構(gòu)

花時(shí)間獲得正確的固件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以便在微控制器不使用時(shí)將其置于“深度睡眠”模式。正確的固件設(shè)計(jì)可以幫助您的太陽(yáng)能嵌入式系統(tǒng)在多云天氣中持續(xù)使用數(shù)周。這確保了關(guān)鍵的節(jié)能，可以在不利條件下延長(zhǎng)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。

理想的設(shè)計(jì)應(yīng)該為由微控制器控制的物流和外圍集成電路提供單獨(dú)的電源通道。當(dāng)系統(tǒng)空閑時(shí)，這樣的系統(tǒng)可防止不必要的功耗。

6.建造一個(gè)耐腐蝕的盒子

太陽(yáng)能設(shè)備通常位于元件外面，通常在安裝座上。確保在盒子中提供溫度控制，以確保內(nèi)部的所有太陽(yáng)能電池板電子設(shè)備都能處理高/低的外部溫度。

一般規(guī)則是提供一個(gè)耐腐蝕的盒子，以防止惡劣的條件，包括：

1.冰雹

2.極端溫度變化

3.颶風(fēng)

7.實(shí)現(xiàn)輕松的電流流動(dòng)

在您的PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中，創(chuàng)建理想的線寬以促進(jìn)輕松的電流流動(dòng)。

理想情況下，您可以利用各種在線計(jì)算器來(lái)幫助您了解最佳線寬以實(shí)現(xiàn)輕松的電流流動(dòng)。選擇不妨礙電流流動(dòng)的線寬是最大化布局效率的好方法。無(wú)縫電流對(duì)于設(shè)備的最佳能量利用也至關(guān)重要。

同樣，在構(gòu)思PCB布局時(shí)，對(duì)兩個(gè)連續(xù)層使用單獨(dú)的布線方向。例如，如果您在一層上使用水平布線，那么下一層的方向應(yīng)該是垂直。

8.使您的PCB組件尺寸正確

在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用尺寸過(guò)小的部件肯定會(huì)使設(shè)備的制造過(guò)程復(fù)雜化。如果您的電路板上有空閑空間，請(qǐng)選擇更大的組件以增強(qiáng)產(chǎn)品的可制造性。

經(jīng)驗(yàn)法則是在設(shè)計(jì)的早期階段多投資一點(diǎn)，以保證快速生產(chǎn)并減少缺陷。

9.精益求精

一個(gè)精益太陽(yáng)能電池電路板設(shè)計(jì)，最終導(dǎo)致工程需求減少，檢驗(yàn)，加工，處理和庫(kù)存管理。更少的零件也意味著降低成本和組裝時(shí)間。

值得注意的是，復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)，例如在兩側(cè)都采用SMT（表面貼裝技術(shù)）的設(shè)計(jì)，往往成本非常高。同樣，除非對(duì)產(chǎn)品至關(guān)重要，否則避免在兩側(cè)放置通孔。

10.選擇合適的表面處理

選擇理想的表面光潔度是PCB設(shè)計(jì)中必不可少的一步。完美的PCB表面應(yīng)保護(hù)電路免受腐蝕。它還應(yīng)該為您的組件提供可焊接的表面。

選擇表面時(shí)，請(qǐng)考慮：

1.您使用的組件

2.您的預(yù)期產(chǎn)量

3.耐用性要求

4.環(huán)境影響和成本

要避免的一種PCB表面處理是符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的熱風(fēng)焊料整平(HASL)。盡管HASL被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)表面處理，但它往往會(huì)擦掉太陽(yáng)能電路板上的焊料。

更好的選擇是化學(xué)鍍鎳浸金(ENIG)。對(duì)于大多數(shù)PCB設(shè)計(jì)而言，ENIG表面處理既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。它也是完全平坦的，比其他可用選項(xiàng)更容易焊接。此外，大多數(shù)電路板組裝廠可以在自己的設(shè)施中處ENIG，從而節(jié)省制造時(shí)間和成本。

11.適當(dāng)?shù)亻g隔PCB組件布局

在PCB設(shè)計(jì)布局中放置組件的位置非常重要。

將組件放置得太靠近邊緣會(huì)影響系統(tǒng)的效率和耐用性。通常，陶瓷電容器放置得太靠近邊緣時(shí)往往會(huì)很快破裂。放置得太近的組件也往往在功能上得分很低。例如，對(duì)此類組件進(jìn)行接線可能具有挑戰(zhàn)性，并且通常會(huì)導(dǎo)致可能影響整體系統(tǒng)效率的錯(cuò)誤。

確保設(shè)計(jì)人員在靠近邊緣的任何部件和整個(gè)PCB 布局周圍放置一條路線。

在您的PCB設(shè)計(jì)期間與您的供應(yīng)商合作

太陽(yáng)能電池線路板的可制造性設(shè)計(jì)旨在更快、更輕松、更高效地構(gòu)建您的產(chǎn)品。在電子設(shè)計(jì)階段的早期與您的PCB制造商合作有助于簡(jiǎn)化和優(yōu)化整個(gè)制造過(guò)程。