在决定在 PCB 上承载一定量电流所需的走线厚度时,答案取决于您愿意接受多少温升。这导致设计人员陷入了试图确定多少温升是合理的困难境地。常见的经验法则是允许不超过 5°C、10°C 或 20°C 的温升,具体取决于您想要的保守程度。与功率晶体管、IC、功率电阻器或其他散热组件的最大温升(可能为 60+°C)相比,这些数字似乎非常小。这些数字背后的原因是什么?
我想到的可能原因:
- PCB材料的最高温度。对于大多数 FR4 型材料,该温度约为 130°C。即使考虑到 65°C 的非常保守的环境温度(机箱内部),这仍将允许另一个 65°C 的温度上升。
- 允许组件的温度进一步升高。例如,如果 SMT MOSFET 将看到 80°C 的温升,由于周围 PCB 的温度,您不希望在高于环境 40°C 的温度下启动它。然而,这似乎过于针对具体情况,无法作为经验法则。例如,在散热通孔 MOSFET 的情况下,沿引线向上流动的热量只是通过散热器流出的热量的一小部分,因此 PCB 温度不应成为主要问题。即使使用 SMT 零件,我也可以有一条很细的走线,在它的大部分长度上消散大量热量,然后在它到达组件之前加宽该走线。
- PCB材料的热膨胀。随着 PCB 升温,材料会膨胀。如果 PCB 的不同部分暴露在不同的热量下,这可能会导致电路板弯曲,从而导致焊点破裂。然而,由于安装在 PCB 上的组件的功耗,PCB 经常暴露在比这更高的温差下,这似乎不是答案。
- 过时的标准。或许 5/10/20°C 的限制是几年前就已经想到的,并且不再适用于现代 PCB 材料,但每个人都在不假思索地继续遵循它们。例如,也许旧的酚醛板材料的耐热性不如现代玻璃纤维。
换一种说法,假设我发现 20°C 的温升对我的设计来说太有限了。如果我决定让温度升高 40°C,我可能会遇到短期或长期可靠性问题吗?
奖金指向任何可以引用标准来对数字进行推理的人,或者有历史证据证明为什么选择这些数字的人。