Bagaimana menghubungkan jejak besar ke bantalan di PCB?

8

Saya mendesain PCB, dan 10 A-15 A mengalir melalui jejak. Saya pikir trek 300 Anda harus digunakan untuk 1 oz-ketebalan. Saya melihat bahwa tidak mungkin untuk menghubungkan dua bantalan dengan 300 engkau track, karena melanggar aturan desain dan juga bantalan lainnya termasuk ke dalam jejak, yang tak diinginkan.

Masukkan deskripsi gambar di sini

Gambar: 300 kamu lebar jejak koneksi, antara pad dan 300 kamu ada jejak 80 kamu jejak (atas) dan 60 kamu jejak (bawah).

Yang saya tanyakan adalah:

Dapatkah koneksi ini membawa arus yang dapat dibawa oleh 300 jejak? Pengukuran mana yang harus diambil?

pcb pcb-design trace elektro103
sumber

2

Unles Anda Perlu pin 1 dan 3, saya sarankan Anda menyingkirkan mereka - atau mengubah desain sehingga masing-masing membawa sinyal yang sama dengan pin 2. Saya juga menyarankan "mengisi banjir" dari daerah tersebut. Terakhir, pertimbangkan untuk hanya menggunakan PCB untuk menahan beberapa pos tugas berat, dan jalankan kawat di antara posting. Setidaknya 18AWG: lihat powerstream.com/Wire_Size.htm

Alan Campbell

2

@ Alan Campbell Perangkat 3 pin ini adalah MOSFET, dan semua pin perlu, mungkin saya harus mempertimbangkan memisahkan kaki transistor dengan jarak 2 inci, bukan 1 inci (standar).

electro103

1

Dalam hal itu, seperti yang telah dijawab oleh orang lain: ini semua tentang seberapa panas lintasan akan didapat. PCB hangus berbau tidak enak. Menjalankan 18AWG (atau 16) pada power dan return line Anda seharusnya bisa.

Alan Campbell

16

Ada dua nilai yang perlu Anda khawatirkan: penurunan tegangan, dan disipasi daya. Keduanya adalah Hukum Ohm yang sederhana dan merupakan fungsi dari resistansi jejak.

Jejak resistensi adalah produk dari luas penampang, dan panjangnya.

Kurangi panjang dan Anda mengurangi resistensi. Kurangi lebar dan Anda meningkatkan resistensi.

Jadi Anda dapat memiliki jejak yang lebih pendek dan masih menangani arus.

Rumus untuk menghitung ketahanan jejak adalah:

R = ρ \frac{l}{SEBUAH} \cdot (1 + (α \cdot Δ T))

$R = \rho \frac{l}{A} \cdot (1 + (\alpha \cdot \Delta T))$

$\rho$ adalah resistivitas, yang untuk tembaga $1.68×10^{-8} \Omega/m$ .
A adalah luas penampang dalam m²
l adalah panjang jejak dalam m
$\alpha$ adalah koefisien suhu, yang untuk tembaga 0,003862 pada 20 ° C.
$\Delta T$ adalah perbedaan suhu dari 20 ° C

Jadi untuk jejak 300 kamu (7,62mm) pada 1oz, yang merupakan ketebalan 0,0347mm, penampang persegi panjang akan menjadi

0,00762 \times 0,0000347 = 0,000000264 m ²

$0.00762 \times 0.0000347 = 0.000000264m²$

Tentu saja, dengan etsa dan faktor-faktor lain, ia tidak akan setebal atau persegi panjang sempurna, jadi kurangi sedikit - katakanlah demi kenyamanan, 0,0000002 m².

Maka Anda memiliki jejak yang panjangnya 0,05 m (5 cm). Berapakah resistansi jejak pada, katakanlah 23 ° C?

R = 1.68 \times 10^{- 8} \frac{0,05}{0,0000002} \cdot (1 + (0,003862 \times 3))

$R = 1.68×10^{-8}\frac{0.05}{0.0000002} \cdot (1 + (0.003862 \times 3))$

R = 1.68 \times 10^{- 8} \times 250000 \times 1.011586

$R = 1.68×10^{-8} \times 250000 \times 1.011586$

R = 0,00425 Ω

$R = 0.00425\Omega$

Jadi, sekali Anda memiliki perlawanan, dan Anda tahu saat ini, Anda dapat menerapkan Hukum Ohm sederhana untuk itu. Katakanlah 15A, nilai tertinggi Anda.

Tegangan jatuh di jejak itu

V = saya R = 15 \times 0,00425 = 0,064 V

$V=IR = 15 \times 0.00425 = 0.064V$

Disipasi daya akan terjadi

P = {saya}^{2} R = 15 \times 15 \times 0,00425 = 0,956 W

$P=I^2R = 15 \times 15 \times 0.00425 = 0.956W$

Jadi sekarang Anda dapat menghitung berapa penurunan tegangan dan disipasi daya pada jejak kecil Anda untuk melihat apakah itu dapat ditoleransi.

Ada juga berbagai trik yang dapat Anda gunakan untuk menangani arus yang lebih besar. Salah satu yang paling umum (dan old-school) adalah membiarkan jejaknya terbuka, lalu membanjirinya dengan solder tambahan. Ini secara besar-besaran meningkatkan luas penampang sehingga mengurangi resistensi. Anda juga dapat menggunakan pelapisan elektro untuk mencapai hasil yang serupa, meskipun ini jauh lebih sulit untuk dilakukan, terutama hanya di area kecil papan.

Menggunakan kabel sebagai ganti (atau juga) jejak juga bisa dilakukan.

Selain itu, Anda juga harus mempertimbangkan apakah koneksi, dan pin yang digunakan pada konektor Anda, cocok untuk membawa hingga 15A.

Majenko
sumber

Bahkan jejak yang lebih sempit seperti 10 kamu dapat membawa 15 Ampere? Ada beberapa alat online yang menghitung lebar jejak pcb, seperti circuitcalculator.com/wordpress/2006/01/31/…

electro103

8

Ini bukan pertanyaan tentang "dapatkah mengambil arus", tetapi pertanyaan "apakah tegangan melintasi jejak itu akan turun lebih dari yang saya inginkan, dan apakah akan memanas lebih dari yang bisa saya toleransi?".

Majenko

3

Pada akhirnya semua tentang disipasi daya menghasilkan panas. Jejak yang lebih luas jelas mengurangi resistensi, meningkatkan pembuangan panas dan karenanya optimal. Sadarilah bahwa sementara tahanan jejak adalah fungsi dari lebar dan panjang, pembuangan panas juga. Jejak dua kali lebih lama mungkin memiliki dua kali lipat resistansi jejak tetapi juga bisa menghilangkan panas dua kali lebih banyak. Karena itu, Anda terutama harus peduli tentang berapa banyak kenaikan suhu yang bisa Anda toleransi.

-> Dua kali panjang jejak berarti lebih banyak panas secara keseluruhan, tetapi tidak lebih banyak panas per satuan panjang jejak.

Jadi hitung berapa kenaikan suhu yang Anda mampu dan pertahankan panjang jejak tipis sesingkat mungkin. Tidak ada minimum absolut per se.

Rev1.0
sumber

1

Saya pikir dua bagian dari masalah panas adalah panas yang dihasilkan oleh resistansi itu sendiri, dan kemampuan untuk jejak untuk menenggelamkan panas (resistansi termalnya) yang juga dapat merupakan panas yang dihasilkan dari area lain dari PCB. Jejak 'lemak' secara inheren akan menghasilkan lebih sedikit panas, karena memiliki lebih sedikit resistensi sehingga arus dapat mengalir dengan lebih sedikit kerugian.

KyranF

-3

Sama seperti kekuatan rantai hanya kuat seperti itu link terlemah, kemampuan membawa jejak saat ini hanya sebagus bagian tertipis . Untuk sampel yang Anda berikan, itu adalah bagian 60 Anda . Meskipun tembaga "ekstra" yang disediakan oleh bagian yang lebih tebal membantu menghilangkan panas, tembaga tidak melakukan apa pun untuk daya dukung jejak saat ini. Jadi, jumlah yang harus Anda gunakan untuk perhitungan, harus 60 bukan 300 kamu. Jika 300 kamu jejak baik untuk 15A, maka jejak sampel akan baik hanya untuk 15A x (60/300) = 3A .

Guill
sumber

-1 karena banyak alasan, tetapi "kemampuan pengangkutan jejak saat ini hanya sebagus bagian tertipisnya" tidak benar. Pandangan ini terlalu sederhana untuk dunia nyata desain PCB tinggi saat ini.

Matt Young

@ Mat Young, saya setuju bahwa saya memberikan jawaban sederhana. Namun sederhana bukan berarti itu tidak benar. Jika Anda melihat persamaan yang terlibat (I = E / R, R = k / A, A = hxw) Anda mendapatkan I = Kw / jam. Yang menunjukkan bahwa kemampuan jejak saat ini berbanding lurus dengan lebar jejak!

Guill

Bagaimana menghubungkan jejak besar ke bantalan di PCB?

Jawaban: