PCB 기술 - PCB 보드 배선 저항값의 빠른 추산

우리는 일반적으로 지루한 계산이 아니라 인쇄 회로 기판의 도선이나 평면의 저항을 빠르게 추정해야합니다.배선 저항을 계산할 수 있는 인쇄회로기판 레이아웃과 신호 무결성 계산 프로그램이 있지만 설계 과정에서 빠르고 대략적인 추정 방법을 사용하기를 원할 때가 있습니다.

블록 통계라고 불리는 이 방법을 쉽게 수행할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 기하학적 저항값(약 10%)을 몇 초 안에 가늠할 수 있습니다.이런 방법을 익히면 추정할 PCB 면적을 몇 개의 블록으로 나눌 수 있다.모든 블록의 수를 계산한 후 전체 경로설정 또는 평면의 저항 값을 추정할 수 있습니다.

기본 개념

블록 통계의 핵심 개념은 모든 크기의 사각형 인쇄 회로 기판 (두께에 따라 결정) 의 저항 값이 다른 크기의 블록의 저항 값과 동일하다는 것입니다.양극 블록의 저항값은 전도성 재료의 저항률과 그 두께에만 달려 있습니다.이 개념은 어떤 종류의 전도성 재료에도 적용될 수 있다.표1은 흔히 볼 수 있는 반도체 재료와 그 체저항률을 보여준다.

인쇄회로기판에 있어서 중요한 재료는 동이고 동은 대다수 회로기판의 원자재이다.

그림 1의 구리 블록부터 시작하겠습니다.동괴의 길이는 l이고 너비는 l(정사각형이기 때문에)이며 두께는 t이고 전류가 통과하는 동박의 횡단면적은 a이다. 동괴의 저항은 R=Íl/a로 간단히 표현할 수 있다.여기서 Í는 섭씨 25도에서 구리의 저항률이다 (이것은 재료의 고유한 특성으로 0.67 ° /in이다).

그러나 단면 a는 길이 L와 두께 t의 곱(a=LT)입니다.분모 중의 L과 분자 중의 L은 서로 상쇄되어 r=Í/T만 남는다. 따라서 구리 블록의 저항은 블록의 크기와 무관하며, 재료의 저항률과 두께에만 달려 있다.만약 우리가 어떤 사이즈의 구리 블록의 저항 값을 알고 예측할 전체 노선을 여러 개의 블록으로 분해할 수 있다면, 우리는 블록의 수량을 더하여 도선의 총 저항을 얻을 수 있다.

실현

이 기술을 실현하기 위해서, 우리는 인쇄회로 판적선의 블록의 저항값과 동박 두께 사이의 함수 관계를 제시하는 표가 필요합니다.동박의 두께는 통상 동박의 무게에 의해 규정된다.예를 들어, 구리 1온스는 평방 피트당 1온스를 나타냅니다.

표 2는 네 가지 일반적인 동박의 무게와 25 ℃ 와 100 ℃ 에서의 저항률을 보여줍니다.재료는 양의 온도 계수를 가지고 있기 때문에 구리 저항은 온도가 상승함에 따라 증가합니다.예를 들어, 우리는 이제 0.5온스의 정사각형 동박의 저항이 블록의 크기와 관계없이 약 1m라는 것을 알고 있습니다.측정할 인쇄 회로 기판의 배선을 여러 가상 블록으로 분해한 다음 블록을 더하면 배선 저항을 얻을 수 있습니다.

간단한 예를 들겠습니다.그림 2는 섭씨 25도에서 무게가 약 0.5온스, 너비가 1인치, 길이가 12인치인 직사각형 동선을 보여준다.각 사각형은 1인치 길이의 일련의 사각형으로 경로설정할 수 있습니다.따라서 총 12개의 정사각형이 있습니다.표 2에 따르면 중동박 0.5온스당 저항은 1미터이다.이제 12개의 블록이 있으므로 경로설정의 총 저항은 12m입니다.

모퉁이를 돌면 어때요?

이해하기 쉽도록 이전 글은 매우 간단한 예를 나열하여 복잡점의 상황을 살펴보겠습니다.

먼저, 앞의 예에서 우리는 전류가 정사각형의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선으로 흐른다고 가정합니다 (그림 참조).그러나 그림 3B의 정사각형과 같이 전류가 직각으로 구부러지면 상황이 달라집니다.

앞의 예에서, 우리는 전류가 정사각형의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 직선으로 흐른다고 가정합니다 (그림 참조).만약 전류가 직각으로 구부러진다면 (그림 3B의 직각과 같이) 우리는 블록의 왼쪽 아래 부분의 전류 경로가 오른쪽 위 부분보다 짧다는 것을 발견할 수 있다.전류가 코너를 통과할 때 전류 밀도가 높습니다. 이는 코너 정사각형의 저항이 0.56 제곱으로만 계산된다는 것을 의미합니다.

이제 정사각형 왼쪽 아래의 전류 경로가 오른쪽 위의 전류 경로보다 짧다는 것을 알 수 있습니다.따라서 전류는 저항이 낮은 왼쪽 아래 영역에 모입니다.따라서 이 영역의 전류 밀도는 오른쪽 상단 영역의 전류 강도보다 높습니다.화살표 사이의 거리는 전류 밀도의 차이를 나타냅니다.따라서 각자의 저항은 0.56 제곱미터에 불과하다

마찬가지로 PCB 보드에 용접된 커넥터를 수정할 수 있습니다.여기서 우리는 연결기 저항이 동박 저항에 비해 무시할 수 있다고 가정한다.

우리는 커넥터가 평가 대상 동박 영역의 많은 부분을 차지할 경우 해당 영역의 저항이 그만큼 낮아져야 한다는 것을 알 수 있습니다.그림 5는 삼단자 커넥터의 구조와 동등한 블록의 계산을 보여줍니다 (참고 문헌 1).섀도우 영역은 동박 영역의 커넥터 핀을 나타냅니다.