PCB 上的热 EMF(塞贝克效应)

电器工程 电路板 热的 电动势
2022-01-20 04:17:42

不良的 PCB 制造工艺/组装以及使用的焊料类型会导致热 EMF(PCB 上的seebeck)问题吗?是否受所用材料类型的影响?例如,电镀质量、通孔、金、锡、铜等不同金属的使用?

2个回答

塞贝克效应始终存在,与 PCB 制造过程的质量无关。铜就是铜,表现出一定的塞贝克效应。

除非你有一个非常敏感的低电平模拟电路,否则塞贝克效应在普通电路板上可以忽略不计。

首先,由于塞贝克效应会产生电压偏移,因此必须存在热梯度。无论温度如何,同一温度下的整个PCB都不会造成任何偏移。

其次,即使电路板上有热梯度,任何铜迹线环路上的偏移都是 0。沿着梯度导致的任何偏移电压输出到不同的温度,都会被返回到起始温度的反向梯度所抵消。

第三,塞贝克效应造成的偏移电压很小。铜产生约 6.5 µV/°C。即使电路板的一侧比另一侧高 50 °C,也只会导致 325 µV 偏移。再说一次,即使你想要,你通常也感觉不到,因为这会在循环中取消。

热电偶通过前后使用两种不同的材料来利用塞贝克效应。在室温下在电子设备上看到的电压偏移是两种材料在温差下产生的电压之差

考虑电路板上的塞贝克效应的最常见原因是在设计热电偶接收器时。由于热电偶测量的是温差,而不是绝对温度,因此您必须知道热电偶线连接到板上铜迹线的结的温度。这两个结也需要处于相同的温度。

在高精度热电偶接收器电路中,这通常是通过保持两个结物理接近并在它们之间夹住铜条来完成的。铜与结电绝缘,但热连接尽可能好。由于铜是良好的热导体,因此两个结的温度有望非常接近,并且与板上用作参考温度的绝对温度传感器非常接近。

是的,在尝试构建计量级仪器时这可能是一个问题。

通常,在设计热电动势非常重要的 7 位电压表时,您会看到像 Keithly 和 Keysight 这样的人大汗淋漓。

其他有趣的事情可能是热引起的应力,导致振荡器改变频率,电容器获取电荷,在那个空间玩很多有趣的事情需要担心。

您经常会看到 PCB 上切有槽以限制泄漏(对于便宜的电路板来说可能是一个更大的问题),我自己在处理千兆欧姆阻抗时已经这样做了。

过去,镉基焊料用于与铜的低热电动势连接,ROHS 使这比以前更加困难......