L'actualité PCB - Comment ajuster la largeur de ligne dans un PCB

Le cuivre est un conducteur puissant avec un point de fusion élevé, mais vous devriez toujours essayer de le garder aussi froid que possible. Ici, vous devez ajuster la largeur du fil pour maintenir la température dans une certaine plage. Cependant, c'est là que vous devez tenir compte du courant circulant dans une ligne donnée. Lors de l'utilisation de guides d'alimentation, de composants haute tension et d'autres composants sensibles à la chaleur de la carte PCB, la largeur de câblage PCB peut être déterminée par sa relation avec un ampèremètre pour déterminer la largeur de câblage à utiliser dans la disposition.

Un problème avec la plupart des tables est qu'elles ne résolvent pas le problème du routage à impédance contrôlée. Vous avez déterminé la taille du câblage pour contrôler l'impédance, il est difficile de déterminer l'augmentation de température simplement en regardant le tableau, vous devez utiliser une calculatrice. Cependant, une alternative consiste à utiliser ipc2152 normogram pour vérifier si la relation courant - température est dans la plage de fonctionnement de la courbe d'impédance contrôlée.

Dans mon travail quotidien, je passe beaucoup de temps à parcourir les forums ee. Un problème qui se pose souvent lors de la conception et du câblage de PCB est de déterminer la largeur de câblage recommandée pour maintenir la température de l'appareil dans une plage spécifique de valeurs de courant données et vice versa. Bien que le cuivre ait un point de fusion élevé et puisse résister à des températures élevées, vous devriez idéalement maintenir la hausse de température sur la plaque à pas plus de 10 ° c. Permettre au câblage PCB d'atteindre des températures très élevées augmente la température ambiante vue par le composant, ce qui impose une charge supplémentaire sur les mesures de refroidissement actives.

La norme ipc2152 est l'endroit où commencer à dimensionner les filetages et les trous traversants. Les formules spécifiées dans ces normes sont simples pour calculer la limite de courant pour une montée en température donnée, bien qu'elles ne tiennent pas compte du câblage à impédance contrôlée. Cela dit, l'utilisation de la largeur et de l'ampèremètre de la piste PCB est un bon point de départ pour déterminer la largeur / section transversale de la piste PCB. Cela vous permet de déterminer efficacement la limite supérieure du courant autorisé dans le câblage, que vous pouvez ensuite utiliser pour redimensionner le câblage pour le câblage à impédance contrôlée.

Lorsque l'élévation de température sur une plaque fonctionnant à fort courant atteint une valeur très importante, les propriétés électriques du substrat vont présenter une variation correspondante à haute température. Les propriétés électriques et mécaniques du substrat changent avec la température et le substrat se décolore et s'affaiblit s'il est utilisé à haute température pendant une longue période. C'est l'une des raisons pour lesquelles les concepteurs que je connais ont dimensionné le câblage pour maintenir la hausse de température à moins de 10 ° c. Une autre raison de le faire est de s'adapter à une large gamme de températures ambiantes plutôt que de prendre en compte des températures de fonctionnement spécifiques.

Le diagramme ci - dessous de la largeur de la piste PCB en fonction du courant montre la largeur de la piste et le nombre de valeurs de courant correspondantes qui limiteront la montée en température à 1 oz / sq à moins de 10 ° c. Pieds de cuivre. Cela devrait vous donner une idée de la façon de redimensionner le câblage dans votre PCB.

Différentes épaisseurs de câblage / poids de cuivre. L'épaisseur des traces doit être calculée en fonction du poids du cuivre sur la plaque. Nous incluons seulement 1 oz / pied carré standard. Valeurs au - dessus des pieds. Cependant, les cartes destinées à fonctionner à des courants élevés nécessitent généralement du cuivre plus lourd pour s'adapter à des hausses de température plus élevées. Pas de données d'impédance. S'il est nécessaire de contrôler le câblage d'impédance, on vérifie que les dimensions de câblage calculées respectent les limites spécifiées ci - dessus.

Substrats alternatifs. Les données ci - dessus ont été compilées pour fr4 et couvriront un grand nombre de PCBs déjà en production. Cependant, les applications peuvent nécessiter un noyau en aluminium PCBs, un substrat en céramique ou un stratifié haute vitesse. Si un substrat à conductivité thermique élevée est utilisé, la température de câblage diminuera à mesure que la chaleur du câblage chaud sera évacuée. Pour l'approximation du premier ordre, l'élévation de température sera mise à l'échelle par le rapport de la conductivité thermique du substrat désiré à celle de fr4.

Si vous souhaitez utiliser un poids de cuivre différent, vérifiez les dimensions de câblage d'impédance contrôlée pour la montée en température et le courant, puis utilisez le diagramme de ligne standard ipc2152. Pour des augmentations spécifiques de courant et de température, c'est un excellent moyen de dimensionner les conducteurs. De plus, si la largeur de ligne est choisie, il est possible de déterminer le courant qui provoquera une augmentation de température spécifique. Ceci est illustré dans les deux exemples du diagramme de colonne ci - dessous. Les flèches rouges montrent comment déterminer la largeur de câblage requise, le poids du cuivre (c. - à - D. la surface de la Section de câblage) et le courant de montée en température. Dans cet exemple, sélectionnez d'abord la largeur du conducteur (140 mils), puis dessinez horizontalement la flèche rouge au poids de cuivre souhaité (1 oz / pi2). Nous suivons ensuite verticalement la montée en température souhaitée (10°C) avant de revenir sur l’axe y pour trouver la limite de courant correspondante.

La flèche Orange se déplace dans l'autre sens. Nous commençons avec le courant requis (1a) et suivons horizontalement jusqu'à l'augmentation de température souhaitée (30 ° c). Nous suivons ensuite verticalement vers le bas pour déterminer la taille du suivi. Dans cet exemple, supposons que nous spécifions 0,5 oz / pi2 de cuivre. Donc, une fois que nous remontons cette ligne, nous remontons horizontalement jusqu'à l'axe Y et que trouvons - nous? Largeur du conducteur de 40 mils. Supposons que le poids du cuivre que nous voulons utiliser soit de 1 oz / m2. Pieds; Dans ce cas, nous trouvons que la largeur de câblage requise est de 20 mils.