Wenn es um die PCB Design ist die Einschränkung, die durch die Stromkapazität der Leiterplattenverdrahtung entsteht, kritisch.

Die Stromkapazität der Verdrahtung auf der Leiterplatte wird durch Parameter wie die Breite der Verdrahtung, die Dicke der Verdrahtung, den erforderlichen maximalen Temperaturanstieg, ob die Verdrahtung innen oder außen ist und ob sie mit Flusswiderstand bedeckt ist, bestimmt.

In diesem Artikel werden wir Folgendes besprechen:

mit bei einem Was ist die PCB-Linienbreite?

Leiterplattenverdrahtung oder der Kupferleiter auf der Leiterplatte können das Signal auf der Leiterplattenoberfläche leiten. The etching leaves a narrow section of copper foil, and the current flowing through the copper wire generates a lot of heat. Korrekt kalibrierte Breite und Dicke der Leiterplattenverdrahtung tragen dazu bei, die Wärmeentwicklung auf der Platine zu minimieren. Je breiter die Linienbreite, desto geringer der Stromwiderstand und desto weniger Wärmestau. Die Breite der Leiterplattenverdrahtung ist die horizontale Abmessung und die Dicke ist die vertikale Abmessung.

Das PCB-Design beginnt immer mit der Standardlinienbreite. However, this default line width is not always appropriate for the desired PCB. Dies liegt daran, dass Sie die Strombelastbarkeit der Verdrahtung berücksichtigen müssen, um die Verdrahtungsbreite zu bestimmen.

Berücksichtigen Sie bei der Bestimmung der richtigen Linienbreite mehrere Faktoren:

1. Kupferdicke — Die Kupferdicke ist die tatsächliche Verdrahtungsdicke auf der Leiterplatte. Die Standard-Kupferdicke für Hochstrom-PCBs beträgt 1 Unze (35 Mikron) bis 2 Unzen (70 Mikron).

2. Querschnittsfläche des Leiters — Um eine höhere Leistung der Leiterplatte zu erzielen, ist eine größere Querschnittsfläche des Leiters erforderlich, die proportional zur Breite des Leiters ist.

3. Lage der Spur – untere oder obere oder innere Schicht.

zwei Wie entwirft man eine Hochstrom-Leiterplatte?

Digital circuits, RF circuits and power circuits mainly process or transmit low power signals. The copper in these circuits weighs 1-2Oz and carries a current of 1A or 2A. In einigen Anwendungen, wie beispielsweise der Motorsteuerung, wird ein Strom von bis zu 50 A benötigt, was mehr Kupfer auf der Leiterplatte und eine größere Drahtbreite erfordert.

Die Entwurfsmethode für hohe Stromanforderungen besteht darin, die Kupferverdrahtung zu verbreitern und die Dicke der Verdrahtung auf 2 Unzen zu erhöhen. Dies erhöht den Platz auf der Platine oder erhöht die Anzahl der Schichten auf der Platine.

3. Kriterien für das Layout von Hochstrom-PCBs:

Reduce the length of high-current cabling

Längere Drähte haben einen höheren Widerstand und führen einen höheren Strom, was zu höheren Leistungsverlusten führt. Da durch Verlustleistung Wärme erzeugt wird, wird die Lebensdauer der Leiterplatte verkürzt.

Berechnen Sie die Verdrahtungsbreite, wenn die entsprechenden Temperaturanstiege und -senkungen vorgenommen werden

Die Linienbreite ist eine Funktion von Variablen wie dem Widerstand und dem durch sie fließenden Strom und der zulässigen Temperatur. Im Allgemeinen ist ein Temperaturanstieg von 10 ° C bei Umgebungstemperaturen über 25 ° C zulässig. If the material and design of the plate allow, even a temperature rise of 20°C can be allowed.

Isolieren Sie empfindliche Komponenten von Umgebungen mit hohen Temperaturen

Bestimmte elektronische Komponenten wie Spannungsreferenzen, Analog-Digital-Wandler und Operationsverstärker sind empfindlich gegenüber Temperaturänderungen. Wenn diese Komponenten erhitzt werden, ändert sich ihr Signal.

Es ist bekannt, dass Hochstromplatten Wärme erzeugen, daher müssen die Komponenten von Umgebungen mit hohen Temperaturen ferngehalten werden. Sie können dies tun, indem Sie Löcher in die Platine bohren und für die Wärmeableitung sorgen.

Lötwiderstandsschicht entfernen

Um die Stromflusskapazität des Drahtes zu erhöhen, kann die Lötbarriereschicht entfernt und das darunter liegende Kupfer freigelegt werden. Dem Draht kann dann zusätzliches Lot hinzugefügt werden, wodurch die Drahtstärke erhöht und der Widerstandswert verringert wird. This will allow more current to flow through the wire without increasing the wire width or adding additional copper thickness.

Die innere Schicht wird für die Hochstromverkabelung verwendet

Wenn die äußere Schicht der Leiterplatte nicht genügend Platz für eine dickere Verdrahtung bietet, kann die Verdrahtung in die innere Schicht der Leiterplatte gefüllt werden. Als nächstes können Sie die Durchsteckverbindung zum äußeren Hochstromgerät verwenden.

Fügen Sie Kupferstreifen für höheren Strom hinzu

Für Elektrofahrzeuge und Hochleistungs-Wechselrichter mit einem Strom von mehr als 100 A sind Kupferkabel möglicherweise nicht die beste Möglichkeit, Strom und Signale zu übertragen. In diesem Fall können Sie Kupferschienen verwenden, die an das PCB-Pad gelötet werden können. The copper bar is much thicker than the wire and can carry large currents as required without any heating problems.

Verwenden Sie Durchstecknähte, um mehrere Drähte über mehrere Schichten mit hohem Strom zu führen

Wenn die Verkabelung nicht den gewünschten Strom in einer einzelnen Schicht führen kann, kann die Verkabelung über mehrere Schichten geführt und durch Zusammennähen der Schichten behandelt werden. Bei gleicher Dicke der beiden Schichten erhöht dies die Stromtragfähigkeit.

Abschluss

Es gibt viele komplizierte Faktoren bei der Bestimmung der Stromkapazität der Verdrahtung. PCB-Designer können sich jedoch auf die Zuverlässigkeit von Liniendickenrechnern verlassen, um ihre Leiterplatten effizient zu entwerfen. Beim Design zuverlässiger und leistungsstarker Leiterplatten kann die richtige Einstellung von Linienbreite und Strombelastbarkeit einen großen Beitrag leisten.