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PCBニュース - プリント回路基板の抵抗の計算

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PCBニュース - プリント回路基板の抵抗の計算

プリント回路基板の抵抗の計算

2021-11-02
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Author:Kavie

本論文では、配線サイズとプリント基板接続ラインの寸法との関係を利用する PCB設計, 接続ラインの抵抗を計算するための抵抗とサイズと温度との間の機能的関係と同様に.


サイズに関連したワイヤ(通常ワイヤゲージと呼ばれる)の電気的パラメータに関する多くの情報は、様々な出版物やマニュアルから得られる。しかし、この情報を使用してプリント基板接続ラインのパラメータを解析する方法は乏しい。ワイヤの大きさと接続ワイヤの面積との関係,接続ワイヤの抵抗の関数と大きさ,温度との関係を紹介した。


PCB抵抗

背景情報

アメリカのワイヤゲージ(AWG)システムはブラウン&シャープ(B&S)仕様と呼ばれる1857年にJr .ブラウンによって設立されました。電線の製造工程から、連続した穴を通して徐々に減少する直径を有する線材を製造することが知られており、線画の仕様は図面に必要な工程数を大まかに反映している。例えば、ゲージ24のワイヤはゲージ20のワイヤよりも4倍引っ張られる。表には、現在の電線仕様およびそれらの対応する直径および断面積が記載されている。


すべての材料でこれらのステップの特定の定義がありません、しかし、1つのものは一貫しています:仕様0000(4 / 0)、その直径は、0.4600インチと定義されます;仕様36、その直径は0.0050インチです。他の仕様の幾何学的寸法は2点間である。これらの大きさが均一に分布している場合、任意の2つの隣接する直径の間の比率は、以下の式(注:サイズ0000とサイズ36の間の39のレベルがある)によって、得ることができる。


実際には、各仕様の直径は均等に分布していない。テーブル内の任意の2つの隣接する直径の間の比は、この式の計算結果と非常によく似ているが、複数のレベルの後に誤差の累積による大きなずれが生じるので、上記式を用いた計算値は実際値よりも近似値である。


計算式

直径のグラフ、直径と線ゲージの共通対数では、直径成長はある規則を持っていることがわかります、そして、ワイヤー直径とワイヤーゲージの対数のカーブはほぼ直線です。この曲線の式は次のとおりです。


プリント基板接続ラインの断面は円形ではなく矩形である。したがって、断面積は変数として定義できる式は以下の通りである。


ワイヤの断面積が既知であれば、上記の式により等価ワイヤサイズを算出することができる。これに対して、ワイヤサイズが既知の場合、接続配線の断面積は以下の式で計算できる。


線抵抗

関連仕様のいくつかのパラメータ値は、ワイヤ仕様表にしばしば提供される。これらのパラメータ値を通して、ある長さのワイヤの抵抗を推定することができる。接続ワイヤの抵抗の計算は、ワイヤの抵抗の計算よりやや複雑である。すべての金属は抵抗率(時には特性抵抗と呼ばれる)を有する。抵抗率,線長,断面積および抵抗の関係はr=△×l/aである


ここでRはオームの抵抗、Lはワイヤの長さ、Aは断面積である。抵抗率の単位はオーム単位と長さ単位で表される。純銅の比抵抗は、通常は、φ=1.724(マイクロオームcm)、又は、φ=0.6788(マイクロオーム)である


このパラメータを使用して、任意の銅接続ワイヤの抵抗を計算し、すなわち、抵抗率を接続ワイヤの断面積によって分割し、接続ワイヤの長さによって乗算する。しかし、抵抗率は温度によって変化し、通常抵抗率は20°C℃での抵抗率であるため、抵抗率を用いて計算した抵抗値は20℃程度の温度での抵抗である。


接続ワイヤの抵抗は温度と共に増加する。「抵抗温度係数」と呼ばれるパラメータは、この変化の大きさを示すことができる。抵抗に対するこのパラメータの影響は以下の式で計算することができる。


ここで、R 1とT 1は、基準抵抗と基準温度(単位:Low−C)である。T 2は新しい温度であり、R 2は新しい温度での抵抗である。


半田層

最後に,はんだ層の変化を接続ワイヤの抵抗に解析した。任意の導体の抵抗は抵抗率の関数であり,接続ワイヤとはんだ層は解析における並列導体とみなすことができる。なお、半田層と接続配線との幅及び長さは同じであるとすると、接続配線と半田層の厚さのみを考慮する必要がある。


銅の電気抵抗率は1.724μオームであり、錫の電気抵抗率は11.5μΩcmであり、銅より6.7倍高い。鉛の電気抵抗率は22マイクロオームcmであり、銅より約13倍高い。従って、はんだ中の錫と鉛の含有率比によって、はんだ層の抵抗率は同じ厚さの銅接続線の10倍程度である。


導体間のシャントの大きさは、抵抗に反比例するため、銅線と半田層の同一の厚さの銅配線を通じて電流の約90 %が流れる。したがって、不正確な測定の間、接続ワイヤの抵抗および電圧降下に対するはんだ層の影響は通常無視されることができる。


以上がプリント基板の回路抵抗の計算入門である.IPCBも提供されて PCBメーカー and PCB製造 テクノロジー