如何将大走线连接到 PCB 中的焊盘?

电器工程 电路板 pcb设计 痕迹
2022-02-02 06:04:56

我正在设计一个 PCB,并且 10 A-15 A 电流在走线中流动。我认为 1 oz Cu 厚度应使用 300 thou 轨道。我发现不可能将两个焊盘与 300  thou走线连接起来,因为它违反了设计规则,而且其他焊盘也包含在走线中,这是不希望的。

在此处输入图像描述

图:300 thou 宽度走线连接,pad 和 300 thou 走线之间有 80 thou 走线(上)和 60 thou 走线(下)。

我要问的是:

这个连接可以承载 300 thou trace 可以承载的电流吗?必须进行哪些测量?

3个回答

您需要担心两个值:电压降和功耗。两者都是简单的欧姆定律并且是迹线电阻的函数。

走线电阻是其横截面积和长度的乘积。

减少长度并减少阻力。减小宽度并增加阻力。

因此,您可以在较短的时间内运行较窄的迹线,并且仍然可以处理电流。

走线电阻的计算公式为:

R=ρlA(1+(αΔT))

  • ρ是电阻率,对于铜来说是1.68×108Ω/m
  • A 是以 m² 为单位的横截面积
  • l 是以 m 为单位的走线长度
  • α是温度系数,对于铜,在 20°C 时为 0.003862。
  • ΔT是与 20°C 的温差

因此,对于 1oz 的 300 thou (7.62mm) 走线,厚度为 0.0347mm,矩形横截面为

0.00762×0.0000347=0.000000264m²

当然,由于蚀刻和其他因素,它不会那么厚,也不会是完美的矩形,所以稍微减少一点——为了方便起见,我们假设它是 0.0000002m²。

然后你有一个 0.05 米长(5 厘米)的轨迹。该迹线在 23°C 时的电阻是多少?

R=1.68×1080.050.0000002(1+(0.003862×3))
R=1.68×108×250000×1.011586
R=0.00425Ω

因此,一旦有了电阻,并且知道电流,就可以对其应用简单的欧姆定律。说 15A,你的上限值。

该迹线上的电压下降为

V=IR=15×0.00425=0.064V

功耗为

P=I2R=15×15×0.00425=0.956W

所以现在你可以计算出你的小走线上的电压降和功耗,看看它是否可以忍受。

您还可以使用各种技巧来处理更大的电流。最常见的(也是老派的)之一是不掩饰痕迹,然后用额外的焊料淹没它们。这大大增加了横截面积,从而降低了阻力。您也可以使用电镀来获得类似的结果,尽管这很难做到,尤其是在电路板的一小块区域中。

也可以使用电线代替(或以及)迹线。

顺便说一句,您还应该考虑连接器和连接器中使用的引脚是否适合承载高达 15A 的电流。

归根结底,这一切都与功耗有关,从而导致热量。更宽的走线明显降低了电阻,改善了散热,因此是最佳的。意识到虽然走线电阻是宽度和长度的函数,但散热也是如此。两倍长的走线可能具有两倍的走线电阻,但它也可以消散大约两倍的热量。因此,您主要需要关心您可以忍受多少温度升高。

-> 两倍的迹线长度意味着更多的热量,但不是每单位迹线长度的更多热量。

因此,计算您可以承受多少温度升高,并尽可能缩短细迹线的长度。本身没有绝对的最小值。

就像链条的强度只有它最薄弱的一环一样强,一条迹线的载流能力也只有它最薄的部分对于您提供的样本,它是60 thou 部分虽然较厚部分提供的“额外”铜有助于散热,但它对走线的载流能力没有任何帮助。因此,您应该用于计算的数字应该是 60 而不是 300。如果 300 thou 迹线适用于 15A,则样本迹线仅适用于15A x (60/300) = 3A