PCB Blogu - PCB panosundaki iz genişliğinin boyutunu nasıl ayarlanır

PCB kartında bakır yüksek erime noktasına sahip güçlü bir iletkendir, ancak soğuk tutmak için elimizden geleni yapmalısınız. Burada sıcaklığı belirli bir aralıkta tutmak için iz genişliğini uygun bir şekilde ölçütmeniz gerekir. Bununla birlikte, belirli bir izlerde akım akışını göz önünde bulundurmanız gereken yer burasıdır. Güç rayları, yüksek voltajlı bileşenler ve tahtanın diğer ısıya duyarlı parçaları ile çalışırken, PCB iz genişliği ve amper arasındaki ilişki, düzenlemede kullanılması gereken iz genişliğini belirlemek için kullanılabilir. Çoğu tablo ile ilgili bir sorun, kontrollü impedanslı yönlendirmeyi ele almadıklarıdır. İzlerinizi impedansı kontrol edebilmeniz için ölçüttünüz, sadece bir tabloya bakarak sıcaklık artışını belirlemek zor ve bir hesap makinesi kullanmanız gerekecek. Bununla birlikte, bir alternatif, kontrol edilen impedans eğrisindeki akım-sıcaklık ilişkisinin çalışma aralığında olduğunu kontrol etmek için IPC2152 nomogramını kullanmaktır.

PCB kartı tasarımı ve yönlendirmesi sırasında sıklıkla ortaya çıkan bir sorun, cihazın sıcaklığını belirli bir akım değeri için belirli bir aralıkta tutmak için önerilen iz genişliklerini belirlemektir ve tam tersi. Bakır yüksek bir erime noktasına sahip olmasına ve yüksek sıcaklıklara dayanabilmesine rağmen, ideal olarak tahtanın sıcaklık artışını 10 ° C'de tutmalısınız. PCB kartı izlerinin çok yüksek sıcaklıklara ulaşmasına izin vermek, bileşenin gördüğü ortam sıcaklığını artırır ve bu da aktif soğutma önlemlerine daha fazla yük yükler. IPC2152 standartı, iplik ve vialar boyutunda başlamak için bir yerdir. Bu standartlarda belirtilen formüller, verilen bir sıcaklık artışı için akım sınırını hesaplamak için basittir, ancak kontrollü impedanslı kabloları göz önüne almazlar. Bununla birlikte, PCB kartı iz genişliği / kesit alanını belirlerken, bir PCB kartı iz genişliği vs. amper kullanmak iyi bir başlangıç ​​noktasıdır. Bu, izlerdeki izin verilen akımın üst sınırını etkili bir şekilde belirlemenizi sağlar, bu da izleri kontrol edilen impedanslı yönlendirme için boyutlamak için kullanılabilir. Substratın elektrik özellikleri, yüksek akımda çalışan tahtanın sıcaklık artışı çok büyük değerlere ulaştığında yüksek sıcaklıkta ilgili değişiklikler gösterir. Substratların elektrik ve mekanik özellikleri sıcaklıkla değişir ve uzun süre yüksek sıcaklıklarda çalıştırılırsa, substratlar renk değiştirir ve zayıflar. Bu, tanıdığım tasarımcıların sıcaklık artışını 10 ° C'de tutmak için izleri boyutlamalarının nedenlerinden biridir. Bunu yapmanın bir başka nedeni, belirli bir çalışma sıcaklığını göz önünde bulundurmak yerine geniş çeşitli ortam sıcaklıklarını karşılamaktır. Aşağıdaki PCB kartı iz genişliği ve akım tablosu, iz genişliğini ve bakır ağırlığında 1 oz / feet karede sıcaklık artışını 10 ° C'ye sınırlayacak ilgili akım değerlerinin sayısını gösterir. Bu size PCB panosundaki izlerin boyutunun nasıl yapılacağına dair bir fikir vermelidir. Farklı iz kalınlığı / bakır ağırlığı. Iz kalınlığı tahtada bakır ağırlığına dayanarak hesaplanmalıdır. Sadece standart 1 oz / ft kare değerini ayaklarda dahil ediyoruz. Bununla birlikte, yüksek akımlarda çalışmak için tahtalar genellikle daha yüksek sıcaklık artışlarını karşılamak için daha ağır bakır gerektirir. Impedans verileri yok. Kontrolü impedanslı yönlendirme kullanmanız gerekiyorsa, hesaplanan iz boyutunun yukarıda belirtilen kısıtlamaları karşıladığını doğrulamanız gerekir. Alternatif substratlar. Yukarıdaki veriler, zaten üretimde olan çok sayıda PCB'yi kapsayacak FR4 için derlenmiştir. Bununla birlikte, uygulamalar alüminyum çekirdek PCB'ler, seramik substratlar veya yüksek hızlı laminatlar gerektirebilir. Daha yüksek termal iletkenliğe sahip bir substrat kullanırsanız, ısı sıcak izlerden çıkarıldığında izler soğulacaktır. İlk düzey bir yaklaşım için, sıcaklık artışı istenen altyapının FR4 ile termal iletkenlik oranıyla ölçeklenecektir. Farklı bakır ağırlıkları kullanılacaksa, sıcaklık artışı ve akım için kontrol edilen impedansı iz boyutunu doğrulayın, o zaman IPC2152 standartından gelen nomogram kullanılmalıdır. Bu, belirli bir akım ve sıcaklık artışı için iletkenlerin boyutunun iyi bir yoludur. Ayrıca, iz genişliğini seçtiyseniz, belirli bir sıcaklık artışına neden olacak akımı belirleyebilirsiniz. Kırmızı oklar, gerekli iz genişliğini, bakır ağırlığını (yani iz kesit alanını) ve sıcaklık artışı akımını nasıl belirleyeceğini gösterir. Bu örnekte, önce iletken genişliğini (140 mils) seçin, ardından kırmızı okları istediğiniz bakır ağırlığına yatay olarak çizin (1 oz / ft kare). Daha sonra dikey olarak istenen sıcaklık artışına (10 ° C) ve daha sonra karşılık gelen akım sınırını (2.75A) bulmak için y eksenine geri izliyoruz. Turuncu ok diğer yönde hareket ediyor. İstenen akımla (1A) başlayıp yatay olarak istenen sıcaklık artışına (30 ° C) kadar izliyoruz. Sonra izlerin büyüklüğünü belirlemek için dikey olarak aşağı izliyoruz. Bu örnekte, 0.5oz / feet kare bakır ağırlığını belirttiğimizi söyleyelim. Bu çizgiye geri döndükten sonra, ~40 mils iletken genişliğini bulmak için yatay olarak y eksenine geri döndük. Kullanmak istediğimiz bakırın ağırlığı 1 oz / ft kare olduğunu söyleyelim. Bu durumda gerekli iz genişliğinin PCB kartında 20 mils olduğunu bulacağız.