Blogue PCB - Comment redimensionner la largeur des traces dans une carte PCB

Sur une carte PCB, le cuivre est un conducteur puissant avec un point de fusion élevé, mais vous devriez toujours faire de votre mieux pour maintenir le froid. Ici, vous devez redimensionner correctement la largeur de la piste pour maintenir la température dans une certaine plage. Cependant, c'est là que vous devez tenir compte du courant qui circule dans une trajectoire donnée. Lors de l'utilisation de rails d'alimentation, de composants haute tension et d'autres composants sensibles à la chaleur de la carte, la relation entre la largeur de piste de PCB et le galvanomètre peut être utilisée pour déterminer la largeur de piste à utiliser dans la disposition. Un problème avec la plupart des tables est qu'elles n'impliquent pas de routage à impédance contrôlée. Vous avez déterminé la taille des traces afin que vous puissiez 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 un diagramme de colonne ipc2152 pour vérifier si la relation courant - température est dans la plage de fonctionnement de la courbe d'impédance contrôlée.

Un problème qui se pose souvent lors de la conception et du câblage d'une carte PCB est de déterminer la largeur de piste 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, l'élévation de température de la plaque doit idéalement être contrôlée à moins de 10 ° c. Permettre aux traces de carte PCB d'atteindre des températures très élevées augmente la température ambiante vue par le composant, ce qui impose une plus grande charge sur les mesures de refroidissement actives. La norme ipc2152 est le point de départ pour déterminer la taille des fils et des pores. Les formules spécifiées dans ces normes sont simples pour calculer la limite de courant pour une montée en température donnée, bien qu'elles ne prennent pas en compte le câblage à impédance contrôlée. C'est - à - dire, l'utilisation d'une largeur de trace de carte PCB avec un ampèremètre est un bon point de départ lors de la détermination de la largeur / section transversale de la piste de carte PCB. Cela vous permet de déterminer efficacement la limite supérieure du courant autorisé dans la trace, qui peut ensuite être utilisée pour déterminer la taille de la trace pour le routage à impédance contrôlée. Lorsque l'élévation de température de la plaque fonctionnant à fort courant atteint une valeur très importante, les caractéristiques électriques du substrat présentent des variations correspondantes 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 pendant une longue période à haute température. C'est l'une des raisons pour lesquelles les designers que je connais ajustent la taille des traces 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 tableau ci - dessous de la largeur de trace de la carte PCB par rapport au courant indique la largeur de trace et le nombre de valeurs de courant correspondantes qui limiteront la température à 10 ° C à 1 oz / Sq. Pieds de poids de cuivre. Cela devrait vous donner une idée de la façon d'ajuster la taille des traces dans votre carte PCB. Différentes épaisseurs de trace / poids de cuivre. L'épaisseur des traces doit être calculée en fonction du poids de cuivre sur la plaque. Nous incluons seulement la valeur standard de 1 oz / pied carré en pieds. Cependant, les plaques qui fonctionnent à des courants élevés ont souvent besoin de cuivre plus lourd pour s'adapter à des hausses de température plus élevées. Pas de données d'impédance. S'il est nécessaire d'utiliser un câblage à impédance contrôlée, il est nécessaire de vérifier que la taille de trace calculée satisfait aux contraintes ci - dessus. Substrats alternatifs. Les données ci - dessus ont été compilées pour fr4, qui couvrira un grand nombre de PCB déjà en production. Cependant, les applications peuvent nécessiter des PCB à âme en aluminium, des substrats en céramique ou des stratifiés à grande vitesse. Si vous utilisez un substrat avec une conductivité thermique plus élevée, les traces se refroidissent lorsque la chaleur est retirée des traces chaudes. 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 des poids de cuivre différents doivent être utilisés, les dimensions des traces d'impédance contrôlées pour la montée en température et le courant doivent être vérifiées, puis le diagramme de colonne de la norme ipc2152 doit être utilisé. C'est un excellent moyen de dimensionner les conducteurs pour une augmentation spécifique du courant et de la température. De plus, si une largeur de trace est choisie, on peut déterminer le courant qui va provoquer une certaine montée en température. Les flèches rouges montrent comment déterminer la largeur de piste souhaitée, le poids du cuivre (c. - à - d. La section transversale de la piste) 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), puis l’axe des y pour trouver la limite de courant correspondante (2,75 a). La flèche Orange se déplace dans l’autre sens. Nous commençons par le courant requis (1a) et suivons horizontalement la montée en température souhaitée (30°C). Nous suivons ensuite verticalement vers le bas pour déterminer la taille de la piste. Dans cet exemple, supposons que nous spécifions un poids de cuivre de 0,5 oz / pi2. Après avoir tracé cette ligne, nous remontons horizontalement sur l'axe Y pour trouver une largeur de conducteur d'environ 40 mils. Supposons que le poids de cuivre que nous allons utiliser est de 1 oz / m2. Pieds; Dans ce cas, nous trouverons que la largeur de piste requise sur la carte PCB est de 20 mils.