Как подключить большие следы к контактным площадкам на печатной плате?

8

Я проектирую печатную плату, и ток 10 A-15 A течет в след. Я думаю, что 300-тысячный след должен использоваться для 1 унции Cu-толщины. Я вижу, что невозможно соединить две колодки с дорожкой 300  тыс. , Потому что это нарушает правила проектирования, а также другие колодки включены в трассу, что нежелательно.

Введите описание изображения здесь

Рисунок: связь трассы шириной 300 тыс., Между площадкой и трассой 300 тыс. Трасс - 80 тыс. (Вверху) и 60 тыс. Трасс (внизу).

Я спрашиваю:

Может ли это соединение нести ток, который может выдержать 300 тыс. Следов? Какие измерения должны быть сделаны?

electro103
источник
2
Если вам нужны контакты 1 и 3, я бы посоветовал вам избавиться от них - или изменить дизайн так, чтобы на каждом из них был тот же сигнал, что и на контакте 2. Я бы также предложил «заливку» этой области. Наконец, рассмотрите возможность использования печатной платы для удержания нескольких тяжелых постов и прокладки проводов между постами. По крайней мере, 18AWG: см. Powerstream.com/Wire_Size.htm
Алан Кэмпбелл
2
@Alan Campbell Это 3-контактное устройство - mosfet, и все контакты необходимы, возможно, мне следует рассмотреть разделение ножек транзистора с расстоянием 2 дюйма вместо 1 дюйма (стандартно).
electro103
1
В этом случае, как и другие ответили: все зависит от того, насколько горячим будет трек. Обгоревшие печатные платы пахнут ужасно. Запуск 18AWG (или 16) на ваших линиях электропитания и возврата должен помочь.
Алан Кэмпбелл

Ответы:

16

Есть два значения, о которых вам нужно беспокоиться: падение напряжения и рассеиваемая мощность. Оба являются простым законом Ома и являются функциями сопротивления трассировки.

Сопротивление следа является произведением его площади поперечного сечения и его длины.

Уменьшите длину, и вы уменьшите сопротивление. Уменьшите ширину, и вы увеличите сопротивление.

Таким образом, вы можете иметь более короткий след более узкого следа и при этом обрабатывать ток.

Формула для расчета сопротивления следа имеет вид:

рзнак равноρLA(1+(αΔT))
  • ρ это удельное сопротивление, которое для меди 1,68×10-8Ω/м,
  • А - площадь поперечного сечения в м²
  • l длина трассы в м
  • α температурный коэффициент, который для меди составляет 0,003862 при 20 ° C.
  • ΔT разница температур от 20 ° C

Таким образом, для 300 тыс. (7,62 мм) следа при 1 унции, который имеет толщину 0,0347 мм, прямоугольное сечение будет

0,00762×0.0000347знак равно0,000000264м²

Конечно, при травлении и других факторах он не будет таким толстым и совершенно прямоугольным, поэтому немного уменьшите его, скажем, для удобства, он составляет 0,0000002 м².

Тогда у вас есть след длиной 0,05 м (5 см). Каково сопротивление этого следа, скажем, при 23 ° C?

рзнак равно1,68×10-80,050.0000002(1+(0.003862×3))
рзнак равно1,68×10-8×250000×1.011586
рзнак равно0,00425Ω

Поэтому, когда у вас есть сопротивление, и вы знаете течение, вы можете применить к нему простой закон Ома. Скажите 15А, ваше верхнее значение.

Падение напряжения на этом следе

Взнак равноярзнак равно15×0,00425знак равно0,064В

Рассеиваемая мощность будет

пзнак равноя2рзнак равно15×15×0,00425знак равно0,956W

Так что теперь вы можете рассчитать, какое падение напряжения и рассеиваемая мощность будут на ваших маленьких следах, чтобы увидеть, допустимо ли это.

Есть также различные приемы, которые вы можете использовать для обработки больших токов. Одна из наиболее распространенных (и старой школы) - оставить следы без масок, а затем залить их дополнительным припоем. Это значительно увеличивает площадь поперечного сечения, тем самым уменьшая сопротивление. Вы можете также использовать гальваническое покрытие для достижения аналогичного результата, хотя это значительно труднее сделать, особенно на небольшом участке доски.

Использование проводов вместо (или также) следов также может быть сделано.

Кроме того, вы должны также рассмотреть вопрос о том, подходят ли разъемы и контакты, используемые в ваших разъемах, до 15А.

Majenko
источник
Еще более узкий след, как 10, можно носить с собой 15 Ампер? Есть некоторые интернет - инструменты , которые вычисляет ширину печатной платы след, как circuitcalculator.com/wordpress/2006/01/31/...
electro103
8
Вопрос не в том, «может ли он взять ток», а в том, «упадет ли напряжение на этой трассе больше, чем мне хотелось бы, и нагреется ли оно больше, чем я могу вынести?».
Majenko
3

В конце концов, все дело в рассеивании мощности, что приводит к теплу. Более широкие следы, очевидно, уменьшают сопротивление, улучшают рассеивание тепла и, следовательно, являются оптимальными. Поймите, что, хотя сопротивление трассе является функцией ширины и длины, рассеивание тепла также имеет место. След в два раза длиннее может иметь удвоенное сопротивление, но он также может рассеивать вдвое больше тепла. Поэтому вам в основном нужно заботиться о том, какое повышение температуры вы можете терпеть.

-> Двойная длина трассы означает больше тепла в целом, но не больше тепла на единицу длины трассы.

Поэтому посчитайте, какое повышение температуры вы можете себе позволить, и просто сделайте длину тонких следов как можно короче. Абсолютного минимума как такового нет.

rev1.0
источник
1
Я думаю, что две части проблемы тепла - это тепло, генерируемое самим сопротивлением, и способность трассировки поглощать тепло (это тепловое сопротивление), которое также может быть выделено из других областей печатной платы. «Жирный» след по своей сути будет генерировать меньше тепла, поскольку он имеет меньшее сопротивление, поэтому ток может течь с меньшими потерями.
KyranF
-3

Точно так же, как прочность цепи только сильная, так как это самое слабое звено, токопроводящая способность трассы так же хороша, как и ее самая тонкая часть . Для образца, который вы предоставляете, это 60 тыс. Секций . Хотя «дополнительная» медь, обеспечиваемая более толстой секцией, помогает в отводе тепла, она не влияет на токонесущую способность следа. Итак, число, которое вы должны использовать для расчетов, должно быть 60, а не 300 тыс. Если 300 тыс. Трасс хороши для 15А, тогда пробная трасса будет хорошей пробная только для 15А х (60/300) = .

Guill
источник
-1 по ряду причин, но «текущая несущая способность трассы настолько же хороша, как и ее самая тонкая часть», не соответствует действительности. Это представление слишком упрощенно для реального мира проектирования печатных плат.
Мэтт Янг
@Matt Young Я бы согласился, что я даю простой ответ. Но просто не означает, что это не так. Если вы посмотрите на соответствующие уравнения (I = E / R, R = k / A, A = hxw), вы получите I = Kw / h. Что показывает, что текущая способность трассы прямо пропорциональна ширине трассы!
Guill