Diseñar una PCB de alta potencia

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Estoy tratando de construir un cluster Raspberry Pi (al menos 32 pi) y necesito una manera conveniente de alimentarlos a todos. Así que me gustaría diseñar un tablero de distribución de energía. La placa de distribución tendrá puertos de alimentación USB para cada Pi y será controlada por un microcontrolador Atmel.

Actualmente tengo un suministro de 350W 5V, que puede suministrar de forma segura un fuerte 60A. Suponiendo que cada Pi consumirá entre 800mA y 1A, debería tener más que suficiente poder.

Dicho esto, como nuevo ingeniero (que se especializa en electrónica digital), antes solo había diseñado una PCB. Nunca he hecho nada con alto poder antes. ¿Qué consideraciones de diseño debo tener en cuenta al diseñar el PCB?

He investigado un poco y todo parece apuntar a usando una barra de bus de PCB para llevar la corriente alta. Luego saldría del autobús a cada Pi individual. La otra opción es usar un conector de alta potencia como este . Estoy un poco inclinado hacia este último.

Dicho esto, probablemente también debería proporcionar algunos circuitos de protección de nivel para los Pi's en caso de una subida de tensión (aunque mi suministro, un Cotek AK-350-05 , debería ser capaz de proporcionar una buena cantidad de protección por sí misma). Estaba pensando en colocar un PTC de 1.5 A en serie con cada puerto USB.

¿Hay otras cosas que debería considerar? Gracias

    
pregunta audiFanatic

2 respuestas

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Considere también un enfoque distribuido con convertidores de punto de carga (POL). La idea es que distribuya energía a través del tablero a una corriente más baja y un voltaje más alto. Actualmente, está pensando en tener un convertidor AD / DC que emita 5V 32A que vaya directamente a RPis. Podría tener un AC / DC que produzca 48V 3.5A. Cada RPi tiene un convertidor Buck DC-DC dedicado (el convertidor POL), que genera 5V 1A a partir de 48V. De esta manera, solo se trata de corrientes 3.5A y 1A más manejables en su placa.


( Fuente del diagrama)

    
respondido por el Nick Alexeev
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He trabajado antes en barras de bus basadas en PCB (más de 1 kW de potencia total) y pudimos sobrevivir solo con una PCB, sin barras de bus externas.

Estas son algunas de las cosas a considerar:

  • Espesor del cobre: use cobre de 2 oz / 70um (o mayor) para su PCB.
  • Agregue islas de soldadura para aumentar aún más la capacidad de transporte de corriente. [ 1 ] [ 2 ]
  • Calcule el aumento de temperatura y agregue enfriamiento forzado si es necesario.

Aquí hay un ejemplo de cálculo rápido utilizando el kit de herramientas para PCB de Saturn:

    
respondido por el Armandas

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