เมื่อมันมาถึง PCB การออกแบบ ข้อจำกัดที่สร้างขึ้นโดยความจุปัจจุบันของการเดินสาย PCB เป็นสิ่งสำคัญ

ความจุกระแสไฟของสายไฟบน PCB กำหนดโดยพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความกว้างของสายไฟ ความหนาของสายไฟ อุณหภูมิสูงสุดที่ต้องการเพิ่มขึ้น ไม่ว่าสายไฟจะอยู่ด้านในหรือด้านนอก และหุ้มด้วยความต้านทานฟลักซ์หรือไม่

ในบทความนี้เราจะพูดถึงสิ่งต่อไปนี้:

หนึ่ง ความกว้างของเส้น PCB คืออะไร?

สายไฟ PCB หรือตัวนำทองแดงบน PCB สามารถนำสัญญาณบนพื้นผิว PCB ได้ The etching leaves a narrow section of copper foil, and the current flowing through the copper wire generates a lot of heat. ความกว้างและความหนาของสายไฟ PCB ที่ปรับเทียบอย่างถูกต้องช่วยลดการสะสมความร้อนบนบอร์ด ยิ่งความกว้างของเส้นกว้างขึ้น ความต้านทานกระแสไฟก็จะยิ่งต่ำลง และความร้อนสะสมก็จะน้อยลง ความกว้างของสายไฟ PCB คือมิติแนวนอนและความหนาคือมิติแนวตั้ง

การออกแบบ PCB จะเริ่มต้นด้วยความกว้างของเส้นเริ่มต้นเสมอ อย่างไรก็ตาม ความกว้างของเส้นเริ่มต้นนี้ไม่เหมาะกับ PCB ที่ต้องการเสมอไป เนื่องจากคุณต้องพิจารณาความสามารถในการรองรับกระแสไฟของสายไฟเพื่อกำหนดความกว้างของสายไฟ

เมื่อกำหนดความกว้างของเส้นที่ถูกต้อง ให้พิจารณาปัจจัยหลายประการ:

1. ความหนาของทองแดง — ความหนาของทองแดงคือความหนาของสายไฟจริงบน PCB ความหนาของทองแดงเริ่มต้นสำหรับ PCBS กระแสไฟสูงคือ 1 ออนซ์ (35 ไมครอน) ถึง 2 ออนซ์ (70 ไมครอน)

2. พื้นที่หน้าตัดของตัวนำ — เพื่อให้มีกำลังของ PCB สูงขึ้น จำเป็นต้องมีพื้นที่หน้าตัดที่ใหญ่กว่าของตัวนำ ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความกว้างของตัวนำ

3. ตำแหน่งของร่องรอย – ชั้นล่างหรือบนหรือชั้นใน

สอง วิธีการออกแบบ PCB กระแสสูง?

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. ในการใช้งานบางอย่าง เช่น การควบคุมมอเตอร์ จำเป็นต้องมีกระแสสูงถึง 50A ซึ่งจะต้องใช้ทองแดงบน PCB มากขึ้นและความกว้างของสายไฟมากขึ้น

วิธีการออกแบบสำหรับความต้องการกระแสไฟสูงคือการขยายการเดินสายทองแดงและเพิ่มความหนาของสายไฟเป็น 2OZ สิ่งนี้จะเพิ่มพื้นที่บนกระดานหรือเพิ่มจำนวนเลเยอร์บน PCB

3. เกณฑ์เค้าโครง PCB สูงในปัจจุบัน:

Reduce the length of high-current cabling

สายไฟที่ยาวกว่ามีความต้านทานสูงกว่าและมีกระแสไฟสูงกว่า ส่งผลให้สูญเสียพลังงานสูงขึ้น เนื่องจากการสูญเสียพลังงานทำให้เกิดความร้อน อายุการใช้งานของแผงวงจรจึงสั้นลง

คำนวณความกว้างของสายไฟเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นและลดลงที่เหมาะสม

ความกว้างของเส้นเป็นฟังก์ชันของตัวแปร เช่น ความต้านทานและกระแสที่ไหลผ่าน และอุณหภูมิที่อนุญาต โดยทั่วไป อนุญาตให้อุณหภูมิสูงขึ้น 10 ℃ ที่อุณหภูมิแวดล้อมสูงกว่า 25 ℃ หากวัสดุและการออกแบบของเพลตอนุญาต อนุญาตให้เพิ่มอุณหภูมิได้ถึง 20°C

แยกส่วนประกอบที่ละเอียดอ่อนออกจากสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง

ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์บางอย่าง เช่น การอ้างอิงแรงดันไฟฟ้า ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล และแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เมื่อส่วนประกอบเหล่านี้ถูกทำให้ร้อน สัญญาณจะเปลี่ยนไป

เป็นที่ทราบกันดีว่าเพลตกระแสไฟสูงทำให้เกิดความร้อน ดังนั้นส่วนประกอบต้องถูกเก็บไว้ให้ห่างจากสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง คุณสามารถทำได้โดยทำรูบนกระดานและกระจายความร้อน

ลบชั้นต้านทานบัดกรี

เพื่อเพิ่มความสามารถในการไหลของลวดในปัจจุบัน สามารถถอดชั้นกั้นประสานและทองแดงที่อยู่ด้านล่างออก สามารถเพิ่มการบัดกรีเพิ่มเติมในลวด ซึ่งจะเพิ่มความหนาของลวดและลดค่าความต้านทาน ซึ่งจะทำให้กระแสไหลผ่านลวดได้มากขึ้นโดยไม่เพิ่มความกว้างของลวดหรือเพิ่มความหนาของทองแดงเพิ่มเติม

ชั้นในใช้สำหรับเดินสายไฟฟ้าแรงสูง

หากชั้นนอกของ PCB ไม่มีพื้นที่เพียงพอสำหรับการเดินสายที่หนาขึ้น การเดินสายสามารถเติมในชั้นในของ PCB ได้ ถัดไป คุณสามารถใช้การเชื่อมต่อผ่านรูกับอุปกรณ์กระแสสูงภายนอกได้

เพิ่มแถบทองแดงสำหรับกระแสที่สูงขึ้น

สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและอินเวอร์เตอร์กำลังสูงที่มีกระแสเกิน 100A การเดินสายทองแดงอาจไม่ใช่วิธีที่ดีที่สุดในการส่งกำลังและสัญญาณ ในกรณีนี้ คุณสามารถใช้แท่งทองแดงที่สามารถบัดกรีกับแผ่น PCB ได้ แท่งทองแดงมีความหนามากกว่าลวดมากและสามารถจ่ายกระแสไฟขนาดใหญ่ได้ตามต้องการโดยไม่มีปัญหาเรื่องความร้อน

ใช้ไหมเย็บผ่านรูเพื่อขนลวดหลายเส้นบนกระแสไฟสูงหลายชั้น

เมื่อการเดินสายไม่สามารถนำกระแสที่ต้องการไปไว้ในชั้นเดียวได้ การเดินสายสามารถกำหนดเส้นทางได้หลายชั้นและบำบัดด้วยการเย็บชั้นเข้าด้วยกัน ในกรณีที่ความหนาเท่ากันของสองชั้น จะเป็นการเพิ่มความสามารถในการบรรทุกกระแสไฟ

ข้อสรุป

มีปัจจัยที่ซับซ้อนหลายอย่างในการพิจารณาความจุกระแสไฟในการเดินสาย อย่างไรก็ตาม นักออกแบบ PCB สามารถพึ่งพาความน่าเชื่อถือของเครื่องคำนวณความหนาของเส้น เพื่อช่วยในการออกแบบบอร์ดอย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อออกแบบ PCBS ที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพสูง การตั้งค่าความกว้างของเส้นและความสามารถในการรองรับกระแสไฟที่ถูกต้องสามารถไปได้ไกล