Notizie PCB - Come regolare la larghezza della linea in PCB

Il rame è un conduttore forte con un alto punto di fusione, ma dovresti comunque cercare di tenerlo freddo. Qui, è necessario regolare la larghezza del filo per mantenere la temperatura entro un certo intervallo. Tuttavia, è qui che è necessario considerare la corrente che scorre in una determinata linea. Quando si utilizzano guide elettriche, assemblaggi ad alta tensione e altre parti sensibili al calore della scheda PCB, la larghezza del cablaggio PCB può essere determinata dalla sua relazione con l'amperometro per determinare la larghezza del cablaggio da utilizzare nel layout.

Un problema con la maggior parte delle tabelle è che non risolvono il problema del routing ad impedenza controllata. Hai determinato la dimensione del cablaggio per controllare l'impedenza, è difficile determinare l'aumento della temperatura semplicemente guardando la tabella, e devi utilizzare una calcolatrice. Tuttavia, un metodo alternativo è quello di utilizzare il normogramma IPC2152 per verificare se la relazione corrente-temperatura si trova all'interno del campo operativo della curva di impedenza controllata.

Nel mio lavoro quotidiano, mi ritrovo a passare un sacco di tempo sfogliando i forum EE. Un problema che si presenta spesso durante la progettazione e il cablaggio PCB è determinare la larghezza di cablaggio consigliata per mantenere la temperatura del dispositivo entro un certo intervallo di un dato valore di corrente e viceversa. Anche se il rame ha un alto punto di fusione e può resistere alle alte temperature, idealmente si dovrebbe mantenere l'aumento della temperatura sulla scheda a non più di 10 ° C. Consentendo al cablaggio PCB di raggiungere temperature molto elevate aumenta la temperatura ambiente vista dal componente, il che comporta un onere maggiore sulle misure di raffreddamento attivo.

Lo standard IPC2152 è il luogo in cui inizia il dimensionamento del filo e del foro passante. Le formule specificate in questi standard sono semplici per calcolare i limiti di corrente per un determinato aumento di temperatura, anche se non tengono conto del cablaggio ad impedenza controllata. Detto questo, l'utilizzo di una larghezza di traccia PCB e di un amperometro è un buon punto di partenza per determinare larghezza di traccia PCB/area di sezione trasversale. Ciò consente di determinare efficacemente il limite superiore di corrente ammissibile nel cablaggio, che può quindi essere utilizzato per ridimensionare il cablaggio per il cablaggio ad impedenza controllata.

Quando l'aumento di temperatura sul bordo che opera ad alta corrente raggiunge valori molto grandi, le proprietà elettriche del substrato mostreranno cambiamenti corrispondenti ad alta temperatura. Le proprietà elettriche e meccaniche del substrato variano con la temperatura e il substrato si scolorisce e si indebolisce se viene eseguito ad alte temperature per lunghi periodi di tempo. Questo è uno dei motivi per cui conosco i progettisti che dimensionano i loro cavi per mantenere l'aumento della temperatura entro 10°C. Un altro motivo per farlo è quello di ospitare un'ampia gamma di temperature ambientali, piuttosto che considerare una temperatura di esercizio specifica.

La larghezza della traccia PCB rispetto al grafico corrente qui sotto mostra la larghezza della traccia e il numero corrispondente di valori correnti che limiteranno l'aumento della temperatura a 10Â ° C di 1oz / mq piedi di rame. Questo dovrebbe darti un'idea di come ridimensionare il cablaggio nel PCB.

Spessore differente del cablaggio/peso del rame. Lo spessore della traccia deve essere calcolato in base al peso del rame sulla piastra. Abbiamo incluso solo lo standard 1 oncia/sf. Valori sopra i piedi. Tuttavia, i circuiti stampati destinati a funzionare a correnti elevate richiedono tipicamente rame più pesante per accogliere aumenti di temperatura più elevati. Nessun dato di impedenza. Se è richiesto un instradamento ad impedenza controllata, verificare che le dimensioni di instradamento calcolate soddisfino i limiti sopra specificati.

Substrato sostitutivo. I dati di cui sopra sono compilati per FR4 e riguarderanno un gran numero di PCB già in produzione. Tuttavia, le applicazioni possono richiedere PCBS del nucleo di alluminio, substrati ceramici o laminati ad alta velocità. Se si utilizza un substrato con alta conducibilità termica, la temperatura del cablaggio diminuisce man mano che il calore viene tolto dal cablaggio caldo. Per approssimazioni di primo ordine, l'aumento della temperatura sarà scalato dal rapporto tra la conducibilità termica del substrato richiesto e la conducibilità termica di FR4.

Se si devono utilizzare pesi di rame diversi, verificare le dimensioni del cablaggio ad impedenza controllata per l'aumento della temperatura e la corrente, quindi utilizzare il diagramma a righe standard IPC2152. Questo è un buon modo per determinare la dimensione del conduttore per specifici aumenti di corrente e temperatura. Inoltre, se è stata selezionata la larghezza della linea, è possibile determinare la corrente che causerà un particolare aumento della temperatura. Questo è mostrato nei due esempi nel diagramma colonnare sottostante. La freccia rossa mostra come determinare la larghezza del cablaggio desiderata, il peso del rame (cioè l'area della sezione trasversale del cablaggio) e la corrente di aumento della temperatura. In questo esempio, selezionare prima la larghezza del conduttore (140 mil), quindi disegnare la freccia rossa orizzontalmente al peso di rame desiderato (1 oncia/piede quadrato). Tracciamo quindi verticalmente all'aumento di temperatura desiderato (10°C) e poi torniamo all'asse Y per trovare il corrispondente limite di corrente.

La freccia arancione si muove nell'altra direzione. Iniziamo con la corrente richiesta (1A) e seguiamo orizzontalmente fino all'aumento di temperatura richiesto (30°C). Poi, tracciamo verticalmente verso il basso per determinare la dimensione del tracciamento. In questo esempio, supponiamo di specificare 0.5oz / mq piedi di rame. Quindi una volta rintracciati questa linea, tracciamo orizzontalmente fino all'asse Y per trovare cosa? 40 millimetri di larghezza del conduttore. Diciamo che il rame che vogliamo usare pesa 1oz / sq. In questo caso, scopriamo che la larghezza di cablaggio richiesta è di 20 mil.