Быстрое расширение инфраструктуры электромобилей (EV) в значительной степени зависит от надежных стандартов подключения, в частности от комбинированной системы зарядки (CCS). В основе каждой зарядной станции и бортового интерфейса автомобиля лежит CCS Combo PCB. Эта печатная плата — не просто пассивный разъем; это сложный центр управления, отвечающий за передачу высоковольтной энергии, блокировки безопасности и критически важный коммуникационный обмен между автомобилем и сетью.

Для инженеров и менеджеров по закупкам в APTPCB (APTPCB PCB Factory) понимание нюансов этой платы имеет решающее значение. В отличие от стандартной платы потребительской электроники, CCS Combo PCB должна выдерживать экстремальные термические циклы, высокие напряжения до 1000 В и строгие автомобильные стандарты надежности. Это руководство охватывает весь жизненный цикл этих плат, от первоначального выбора материалов до окончательной проверки, гарантируя, что ваши проекты по зарядке электромобилей соответствуют мировым стандартам безопасности и производительности.

Ключевые выводы

• Определение: CCS Combo PCB управляет физическим интерфейсом и протоколом связи (ISO 15118) для быстрой зарядки постоянным током (DC) и зарядки переменным током (AC) в рамках одного форм-фактора.
• Критический показатель: Сравнительный индекс трекинга (CTI) ламината жизненно важен; он должен обычно превышать 600 В для предотвращения образования дуги при высоком напряжении.
• Терморегулирование: Толстая медь (3oz+) и тепловые переходные отверстия являются обязательными для вариантов быстрой зарядки постоянным током для работы с токами, превышающими 200 А.
• Целостность сигнала: Контроль импеданса необходим для линий связи по силовой сети (PLC), чтобы обеспечить корректное "общение" между транспортным средством и зарядным устройством.
• Проверка: Автоматическая оптическая инспекция (AOI) недостаточна; обязательным является тестирование высоким потенциалом (Hi-Pot) для проверки изоляции.
• Заблуждение: Не все платы CCS одинаковы; компоновка печатной платы Типа 1 (США) значительно отличается от компоновки Типа 2 (ЕС) по конфигурации контактов.
• Совет: Привлекайте вашего производителя на ранних этапах, чтобы сбалансировать толщину меди с требованиями к минимальному расстоянию между дорожками.

в частности от комбинированной системы зарядки (CCS) Combo PCB (область применения и границы)

Основываясь на ключевых выводах, важно точно определить, что входит в область применения CCS Combo PCB. "Combo" в CCS означает комбинацию контактов для зарядки переменным и постоянным током в одном входном разъеме. Следовательно, печатная плата, поддерживающая эту систему, должна обрабатывать две различные области: область логики/связи и область высокой мощности.

В контексте производства этот термин обычно относится к двум конкретным типам плат. Во-первых, он относится к контроллеру EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment), который находится внутри зарядной станции. Эта плата интерпретирует пилотные сигналы и управляет контакторами. Во-вторых, он относится к входной печатной плате (Inlet PCB), расположенной со стороны транспортного средства или в зарядном пистолете, которая физически направляет сильноточные контакты к системе управления батареями или к плате преобразователя AC-DC. Сложность возникает из-за того, что эти платы должны интегрировать низковольтные сигналы связи (Control Pilot и Proximity Pilot) наряду с высоковольтными шинами постоянного тока. Это требует строгого соблюдения правил по путям утечки и воздушным зазорам, определенных стандартом IEC 60664. В отличие от стандартной печатной платы зарядного устройства переменного тока, которая управляет только более низкими уровнями мощности, вариант CCS должен выдерживать нагрузки быстрой зарядки постоянным током, часто достигающие 350 кВт и более.

в частности от комбинированной системы зарядки (CCS) Combo (как оценить качество)

Понимание определения помогает, но для производства надежной платы необходимо количественно оценивать качество с использованием конкретных метрик. Высоковольтные приложения требуют материалов и допусков, которые превышают стандартные требования IPC Class 2.

В следующей таблице приведены критические параметры, которые необходимо указать при заказе этих плат у APTPCB.

Метрика	Почему это важно	Типичный диапазон или влияющие факторы	Как измерить
CTI (Сравнительный индекс трекингостойкости)	Предотвращает электрический пробой (трекинг) по поверхности под напряжением.	PLC 0 (≥600В) является стандартом для высоковольтных цепей электромобилей.	Метод испытаний IEC 60112.
Вес меди	Определяет токонесущую способность и теплоотвод.	от 3 до 6 унций (105 мкм - 210 мкм) для силовых дорожек; 1 унция для логики.	Анализ микрошлифа.
Tg (Температура стеклования)	Гарантирует, что плата не размягчится и не расслоится при термическом напряжении.	Высокая Tg (≥170°C) рекомендуется для автомобильной надежности.	ДСК (Дифференциальная сканирующая калориметрия).
Напряжение пробоя диэлектрика	Измеряет прочность изоляции материала подложки.	>40кВ/мм предпочтительно для предотвращения внутреннего искрения.	Hi-Pot тестирование (диэлектрическая прочность).
Контроль импеданса	Важен для стабильности сигнала связи PLC (Green PHY).	50Ω или 100Ω дифференциальный ±10%.	TDR (Рефлектометрия во временной области).
Перемычка паяльной маски	Предотвращает образование паяльных мостиков между выводами с малым шагом и высоковольтными площадками.	Мин. 4 мил (0,1 мм); зависит от толщины меди.	АОИ или визуальный осмотр.
Устойчивость к CAF	Предотвращает рост проводящих анодных нитей (CAF) со временем во влажной среде.	Должен быть ламинат класса Anti-CAF.	Тестирование при температуре-влажности-смещении (THB).

в частности от комбинированной системы зарядки (CCS) Combo: руководство по выбору по сценариям (компромиссы)

Как только вы поймете метрики, следующим шагом будет выбор правильной архитектуры платы для вашего конкретного применения. Не каждому зарядному устройству нужна плата с толстой медью, и избыточная спецификация неоправданно увеличивает затраты.

Вот как выбрать правильную конфигурацию печатной платы CCS Combo на основе шести распространенных сценариев развертывания.

1. Домашняя настенная зарядная станция переменного тока (Уровень 2)

• Требование: Зарядка переменным током от 7кВт до 22кВт.
• Рекомендация: Стандартный FR4, Tg 150°C, медь 2oz.
• Компромисс: Более низкая стоимость, но ограниченный тепловой запас. Не подходит для модернизации быстрой зарядки постоянным током.
• Фокус: Экономичность и компактная компоновка.

2. Общественное быстрое зарядное устройство постоянного тока (50 кВт)

• Требование: Умеренная зарядка постоянным током, часто встречается в центрах городов.
• Рекомендация: FR4 с высокой Tg (170°C), медь 3 унции, технология частичного толстого медного покрытия.
• Компромисс: Более высокая стоимость, чем у плат переменного тока. Требует тщательного теплового моделирования.
• Фокус: Балансировка теплового управления с размером платы.

3. Сверхбыстрая станция HPC (350 кВт - с жидкостным охлаждением)

• Требование: Экстремальная подача энергии для зарядки на шоссе.
• Рекомендация: Печатная плата с толстой медью (4-6 унций) или печатная плата с металлическим сердечником (MCPCB) для конкретных силовых модулей.
• Компромисс: Очень высокая стоимость производства и более длительные сроки выполнения. Сложная сборка.
• Фокус: Максимальное рассеивание тепла и токовая нагрузка.

4. Интерфейс бортового зарядного устройства (OBC)

• Требование: Входная печатная плата со стороны автомобиля, которая подключается к аккумулятору.
• Рекомендация: Материалы автомобильного класса (соответствующие IATF 16949), анти-CAF ламинат.
• Компромисс: Строгие требования к валидации увеличивают время разработки.
• Фокус: Устойчивость к вибрации и долгосрочная надежность (10+ лет).

5. Портативное EVSE (аварийное зарядное устройство)

• Требование: Прочное, мобильное зарядное устройство.
• Рекомендация: Жестко-гибкая печатная плата для установки в компактные, эргономичные ручки.
• Компромисс: Более высокая цена за единицу из-за гибких материалов, но улучшает долговечность и упаковку.
• Фокус: Механическая гибкость и ударопрочность.

6. Двунаправленная система V2G (Vehicle-to-Grid)

• Требование: Поток энергии осуществляется как к транспортному средству, так и от него.
• Рекомендация: Сложный многослойный стек (6-8 слоев) для обработки сложной логики и коммутации питания.
• Компромисс: Целостность сигнала становится сложной из-за шума переключения.
• Фокус: Экранирование от ЭМП и точный контроль импеданса.

в частности от комбинированной системы зарядки (CCS) Combo (от проектирования до производства)

После выбора правильного подхода вы переходите к фазе выполнения. Производство печатной платы CCS Combo требует дисциплинированного процесса, чтобы избежать дорогостоящих случаев брака.

Используйте этот контрольный список, чтобы направлять ваш проект от файлов проектирования до конечного продукта.

1. Проверка схемы: Убедитесь, что цепи управляющего пилота (CP) и пилота приближения (PP) изолированы от высоковольтных линий постоянного тока.
2. Выбор материала: Подтвердите, что в техническом паспорте ламината явно указан CTI ≥ 600В и он является анти-CAF. Не полагайтесь на общие спецификации "FR4".
3. Проектирование стека слоев: Для высоких токов размещайте силовые плоскости на внутренних слоях с достаточным весом меди, но убедитесь, что толщина препрега адекватна для диэлектрической изоляции.
4. Проверка зазоров: Выполните проверку DFM специально для высокого напряжения. Убедитесь, что пути утечки соответствуют стандартам IEC 60664 (часто >8 мм для определенных классов напряжения).
5. Стратегия сверления: При использовании толстой меди убедитесь, что размер сверла учитывает более толстое покрытие, необходимое в стенке отверстия. Соотношение сторон должно быть консервативным (ниже 8:1).
6. Компенсация травления: Толстая медь требует значительной компенсации травления. Проектируйте дорожки в CAD-файле немного шире, чтобы учесть материал, удаляемый во время травления.
7. Нанесение паяльной маски: Используйте несколько слоев паяльной маски или специальные высоковольтные чернила для заделки переходных отверстий, чтобы убедиться в отсутствии пустот, которые могут привести к искрению.
8. Финишное покрытие: Химическое никелирование с иммерсионным золочением (ENIG) предпочтительно для плоских контактных площадок и коррозионной стойкости, особенно для коммуникационных выводов.
9. Электрическое тестирование (E-Test): Укажите более высокое напряжение для теста по списку цепей, чем для стандартных плат. Стандарт часто составляет 100В; для CCS запросите 250В или выше, если возможно, для тестирования изоляции.
10. Окончательный аудит качества: Проведите 100% визуальный осмотр на предмет медных заусенцев или потенциальных коротких замыканий, которые являются катастрофическими в высоковольтных средах.

в частности от комбинированной системы зарядки (CCS) Combo (и правильный подход)

Даже при наличии контрольного списка могут возникать ошибки. Уникальные требования к печатным платам CCS Combo часто ставят в тупик разработчиков, привыкших к низковольтной электронике.

1. Игнорирование путей утечки и воздушных зазоров

• Ошибка: Использование стандартных правил расстояния 5 мил на плате, несущей 400В+.
• Коррекция: Используйте калькулятор, основанный на стандартах IEC. Вам могут потребоваться прорези (вытравливание материала печатной платы) между высоковольтными контактными площадками для эффективного увеличения пути утечки без увеличения размера платы.

2. Недооценка теплового нагрева

• Ошибка: Предположение, что стандартный калькулятор ширины дорожки применим к закрытому, невентилируемому зарядному пистолету.
• Коррекция: Используйте принципы проектирования высокотемпературных печатных плат. Смоделируйте повышение температуры, предполагая наихудшую температуру окружающей среды (часто 50°C внутри зарядной станции).

3. Плохая трассировка PLC-сигнала

• Ошибка: Трассировка линий связи (CP/PP) параллельно высоковольтным линиям переключения постоянного тока.
• Коррекция: Трассируйте дифференциальные пары вдали от силовых плоскостей. Используйте заземляющее экранирование или защитные дорожки для защиты целостности коммуникационного квитирования.

4. Неправильная спецификация толщины меди

• Ошибка: Указание меди 1 унция и расчет на то, что припой будет проводить ток.
• Коррекция: Укажите базовую медь 3 или 4 унции. Припой имеет гораздо более высокое сопротивление, чем медь, и не должен быть основным носителем тока для высокоамперных путей.

5. Пренебрежение защитой окружающей среды

• Ошибка: Оставление печатной платы открытой без конформного покрытия.
• Коррекция: Зарядные устройства для электромобилей — это наружное оборудование. Нанесите силиконовое или акриловое конформное покрытие для защиты от влажности и пыли.

6. Недостаточная пропускная способность переходных отверстий

• Ошибка: Использование одного стандартного переходного отверстия для токового пути 10А.
• Коррекция: Используйте массивы переходных отверстий (сшивку) для перехода высоких токов между слоями. Рассчитайте токовую нагрузку на одно переходное отверстие и добавьте 50% запас прочности.

в частности от комбинированной системы зарядки (CCS) Combo (стоимость, сроки изготовления, материалы, тестирование, критерии приемки)

В: Какова типичная разница в стоимости между стандартной печатной платой и печатной платой CCS Combo? О: Плата CCS обычно стоит на 30-50% дороже, чем стандартная плата того же размера. Это связано с требованиями к материалам с высоким CTI, толстой меди (которая потребляет больше травителя и времени на гальваническое покрытие) и более строгими протоколами тестирования.

В: Как соотносятся сроки изготовления для печатных плат CCS с толстой медью? О: Стандартные печатные платы могут занимать 3-5 дней. Платы с толстой медью (>3oz) часто требуют 8-12 дней, потому что циклы ламинирования и гальванического покрытия дольше и требуют более медленных, более точных процессов травления.

В: Могу ли я использовать стандартный FR4 для печатной платы CCS Combo? О: Для логической секции — да. Однако для высоковольтных секций стандартный FR4 часто имеет CTI 175В-250В. Вы должны указать FR4 с "высоким CTI" (PLC 0), чтобы соответствовать стандартам безопасности для приложений 600В+.

В: Каковы критерии приемки для испытаний высоковольтной изоляции? О: Плата должна пройти Hi-Pot тест, при котором высокое напряжение (часто 1000В постоянного тока +) подается между изолированными цепями. Критерием приемки обычно является ток утечки ниже определенного порога (например, <1мА) без пробоя или перекрытия. В: Нужны ли мне специальные финишные покрытия для контактных площадок разъемов? О: Да. Твердое золото часто рекомендуется для фактических контактных пальцев разъема, если они являются частью печатной платы (стиль краевого разъема), из-за его износостойкости. Для контактных площадок компонентов предпочтительнее ENIG из-за его плоскостности и надежности.

В: Как мне отводить тепло от секции печатной платы AC-DC преобразователя? О: Если ваша система CCS включает этап преобразования мощности, рассмотрите возможность использования металлического сердечника или встраивания медных вставок в печатную плату для физического отвода тепла от MOSFET или IGBT к шасси.

В: Какие данные необходимы для DFM-анализа платы CCS? О: Помимо файлов Gerber, вы должны предоставить список цепей (netlist), чертеж стека с указанием диэлектрических напряжений, требований по току для каждой цепи и любых конкретных зон изоляции, требующих прорезей для трассировки.

В: Требуется ли сертификация UL для голой печатной платы? О: Да, производитель голой платы (например, APTPCB) должен иметь рейтинг воспламеняемости UL 94 V-0. Окончательная сборка, вероятно, потребует системной сертификации (UL 2202 или аналогичной), которая опирается на базовую сертификацию печатной платы.

в частности от комбинированной системы зарядки (CCS) (связанные страницы и инструменты)

Чтобы дополнительно помочь вам в процессе проектирования и закупок, мы составили список соответствующих ресурсов и возможностей, доступных в APTPCB.

• Для высоких потребностей в мощности: Ознакомьтесь с нашими возможностями печатных плат для автомобильной электроники, которые адаптированы к строгим требованиям инфраструктуры электромобилей.
• Для услуг по сборке: Если вам требуется монтаж компонентов, наш сервис сборки под ключ занимается поиском и пайкой компонентов, включая тяжелые компоненты, такие как реле и разъемы.
• Рекомендации по проектированию: Ознакомьтесь с нашими предложениями DFM для печатных плат с толстой медью, чтобы убедиться в технологичности ваших высокотоковых дорожек.

в частности от комбинированной системы зарядки (CCS) Combo (ключевые термины)

Термин	Определение
CCS (Combined Charging System)	Стандарт зарядки электромобилей, использующий разъемы Combo 1 или Combo 2 для подачи мощности до 350 киловатт.
EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment)	Инфраструктура, которая обеспечивает электроэнергией для подзарядки электромобилей (зарядная станция).
CP (Control Pilot)	Линия связи в зарядном кабеле, используемая для сигнализации уровня зарядки между автомобилем и зарядным устройством.
PP (Proximity Pilot)	Линия безопасности, которая гарантирует полное вставление разъема и предотвращает отъезд автомобиля во время подключения.
PLC (Power Line Communication)	Метод связи, при котором данные передаются по существующим силовым кабелям; используется в CCS для цифрового подтверждения связи.
BMS (Система управления батареями)	Система внутри электромобиля, которая управляет аккумуляторной батареей; печатная плата CCS взаимодействует с этой системой.
OBC (Бортовое зарядное устройство)	Устройство внутри транспортного средства, которое преобразует переменный ток из сети в постоянный ток для батареи.
Путь утечки	Кратчайшее расстояние между двумя проводящими частями по поверхности твердого изоляционного материала.
Воздушный зазор	Кратчайшее расстояние между двумя проводящими частями по воздуху.
CTI (Сравнительный индекс трекингостойкости)	Мера электрических пробивных (трекинговых) свойств изоляционного материала.
Толстая медь	Технология производства печатных плат с использованием меди ≥3 унций для работы с высокими токовыми нагрузками.
ISO 15118	Международный стандарт, определяющий интерфейс связи между транспортным средством и сетью для зарядки.

в частности от комбинированной системы зарядки (CCS) Combo

Печатная плата CCS Combo является критически важным фактором, способствующим революции в области электромобильности. Она устраняет разрыв между электросетью и транспортным средством, требуя тонкого баланса между обработкой высокой мощности и точными коммуникационными возможностями. Независимо от того, разрабатываете ли вы домашнее зарядное устройство уровня 2 или станцию быстрой зарядки постоянного тока уровня 3, успех вашего продукта зависит от выбора правильных материалов, соблюдения строгих правил проектирования и партнерства с компетентным производителем. В APTPCB мы специализируемся на сложностях высоковольтных и автомобильных печатных плат. Чтобы продвинуть ваш проект вперед, мы рекомендуем подготовить ваши данные для всестороннего DFM-анализа.

При запросе коммерческого предложения, пожалуйста, предоставьте:

1. Файлы Gerber: Формат RS-274X.
2. Детали стека: С обязательным указанием требований CTI и веса меди.
3. Производственный чертеж: С выделением критических зон утечки и требований к прорезям.
4. Требования к испытаниям: Уровни напряжения для Hi-Pot тестирования.

Учитывая эти детали на ранней стадии, вы обеспечиваете плавный переход от прототипа к массовому производству, предоставляя безопасный и надежный опыт зарядки для пользователей электромобилей по всему миру.

Related links

• Печатная плата с толстой медью
• высокотемпературных печатных плат
• печатных плат для автомобильной электроники
• сборки под ключ