在設(shè)計用于戶外應用的太陽能嵌入式系統(tǒng)時，耐用性、性能和能源效率是一個完美的考慮因素。夢想是平衡這三者，但如何才能實現(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)計中的好主意可以顯著提高太陽能設(shè)備的可制造性。

太陽能電池板的11大PCB設(shè)計技巧

以下是適用于您的下一個太陽能項目的11個電路板設(shè)計技巧—有些適用于更廣泛的范圍，而另一些則是太陽能電池電路板獨有的：

1.盡早讓您的PCB供應商參與進來

2.考慮太陽能電池板的效率

3.確認電池和面板尺寸

4.評估對功率密集型模塊的需求

5.考慮固件架構(gòu)

6.建造一個耐腐蝕的盒子

7.實現(xiàn)簡單的電流流動

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.適當間隔PCB元件布局

1.盡早讓您的PCB供應商參與設(shè)計

在PCB設(shè)計的早期就讓您的電子制造供應商參與進來。理想的制造供應商在該行業(yè)擁有豐富的經(jīng)驗，可以幫助識別設(shè)計圖紙上可能看不到的問題。

在初始設(shè)計階段未能解決小問題可能會導致代價高昂的長期混亂，這可能會影響設(shè)備制造、性能和認證批準。

2.考慮太陽能電池電路板的效率

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

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

在開始PCB設(shè)計之前確認這些細節(jié)是一個很好的做法。

3.確認電池和面板尺寸

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

為太陽能電子產(chǎn)品設(shè)計 PCB 時要考慮的一個關(guān)鍵參數(shù)是光伏電源效率降至 0%后系統(tǒng)的持續(xù)時間。

有幾個環(huán)境因素會影響太陽能電池板的性能，您需要有足夠容量的電池來讓您的設(shè)備長時間運行。

一旦確定了每天的電力需求，您就可以使用以下數(shù)據(jù)計算出太陽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)備供電所需的太陽能電池板尺寸

4.評估對高功率模塊的需求

理想情況下，某些應用（例如熱敏打印機、Wi-Fi和GSM）需要高功率模塊。

在針對此類應用進行設(shè)計時，請嘗試準確了解和預測模塊的功耗。評估對電力密集型模塊的需求將幫助您計算無縫運行太陽能電池板設(shè)備所需的電量。

5.考慮固件架構(gòu)

花時間獲得正確的固件結(jié)構(gòu)設(shè)計，以便在微控制器不使用時將其置于“深度睡眠”模式。正確的固件設(shè)計可以幫助您的太陽能嵌入式系統(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設(shè)備的運行時間。

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

6.建造一個耐腐蝕的盒子

太陽能設(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

7.實現(xiàn)輕松的電流流動

在您的PCB設(shè)計過程中，創(chuàng)建理想的線寬以促進輕松的電流流動。

理想情況下，您可以利用各種在線計算器來幫助您了解最佳線寬以實現(xiàn)輕松的電流流動。選擇不妨礙電流流動的線寬是最大化布局效率的好方法。無縫電流對于設(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，對兩個連續(xù)層使用單獨的布線方向。例如，如果您在一層上使用水平布線，那么下一層的方向應該是垂直。

8.使您的PCB組件尺寸正確

在設(shè)計過程中使用尺寸過小的部件肯定會使設(shè)備的制造過程復雜化。如果您的電路板上有空閑空間，請選擇更大的組件以增強產(chǎn)品的可制造性。

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

9.精益求精

一個精益太陽能電池電路板設(shè)計，最終導致工程需求減少，檢驗，加工，處理和庫存管理。更少的零件也意味著降低成本和組裝時間。

值得注意的是，復雜的PCB設(shè)計，例如在兩側(cè)都采用SMT（表面貼裝技術(shù)）的設(shè)計，往往成本非常高。同樣，除非對產(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)計中必不可少的一步。完美的PCB表面應保護電路免受腐蝕。它還應該為您的組件提供可焊接的表面。

選擇表面時，請考慮：

1.您使用的組件

2.您的預期產(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標準的熱風焊料整平(HASL)。盡管HASL被認為是標準表面處理，但它往往會擦掉太陽能電路板上的焊料。

更好的選擇是化學鍍鎳浸金(ENIG)。對于大多數(shù)PCB設(shè)計而言，ENIG表面處理既經(jīng)濟又實用。它也是完全平坦的，比其他可用選項更容易焊接。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)省制造時間和成本。

11.適當?shù)亻g隔PCB組件布局

在PCB設(shè)計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往往會很快破裂。放置得太近的組件也往往在功能上得分很低。例如，對此類組件進行接線可能具有挑戰(zhàn)性，并且通常會導致可能影響整體系統(tǒng)效率的錯誤。

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

在您的PCB設(shè)計期間與您的供應商合作

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