Question:
Qu'est-ce qu'une élévation de température appropriée pour les traces de PCB?
Nate
2014-05-20 00:57:31 UTC
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Je conçois un PCB pour un relais 10A et j'essaie de déterminer la largeur de la trace.

Selon ce calculateur de largeur de trace, les principaux facteurs de largeur sont l'épaisseur du cuivre, le courant maximum et l'élévation de température. Je voudrais utiliser 1 oz pour l'épaisseur du cuivre car cela rend le PCB moins cher, ce qui laisse l'augmentation de la température comme la variable la plus souhaitable à changer.

En utilisant la calculatrice ci-dessus avec ces paramètres:

  Courant: 10 ampères Épaisseur: 1 oz / pi ^ 2 Augmentation de la température: 10 CTrace Longueur: 1 po  

La largeur de trace calculée est de 283 mils, ce qui est trop large.

Si je change l'élévation de température à 100 C, la largeur de trace calculée est de 70 mils, ce qui n'est pas mal du tout . Cependant, je ne sais pas quel type d'élévation de température est acceptable. Comment déterminer cela?

70 mil n'est peut-être pas mauvais, mais une trace se délaminant du substrat est ...
liés, mais pas en double: [Comment transporter un courant élevé sur PCB?] (http://electronics.stackexchange.com/q/18874/7036)
Trois réponses:
#1
+9
Spehro Pefhany
2014-05-20 01:27:04 UTC
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Le nombre dont vous avez besoin est appelé "MOT" (température maximale de fonctionnement) pour le stratifié que vous avez en tête. Vous devez également connaître la température interne de votre produit (y compris la chaleur ajoutée par les connexions du relais). Pour que FR-4 conserve ses propriétés électriques, cela peut être de 130 ° C (un peu plus pour les propriétés mécaniques). Si la température maximale à proximité de votre circuit imprimé ne dépasse pas 60 ° C, vous pouvez éventuellement permettre une augmentation de 70 ° C. Pour FR-2, il peut être de 105 ° C, la limite peut donc être d'augmentation de 35 ° C.

Une pratique plus normale consiste à prévoir une température de 20 à 30 ° C pour empêcher le PCB de se décolorer et de s'affaiblir avec le temps et il peut y avoir des problèmes de durée de vie des composants si vous ajoutez trop de chaleur. Il est concevable que les approbations UL puissent être compliquées avec des températures internes dépassant 105 ° C.

Il existe de très bons stratifiés à température plus élevée avec Tg = 170 ° C disponibles, et un MOT proportionnellement plus élevé, mais il est moins cher d'utiliser du cuivre 2 oz.

D'autres options sont de retirer le masque de soudure et de mettre en parallèle les conducteurs avec de la soudure (en supposant une soudure à la vague), ou de souder un fil de liaison à la place ou en parallèle du conducteur. Si vous pouvez garder les conducteurs de courte longueur, la majeure partie de la chaleur s'échappera des broches. Regardez la conception de n'importe quelle alimentation PC pour des idées, à peu près chaque centime a été pincé dans leur conception.

#2
+7
Olin Lathrop
2014-05-20 01:07:09 UTC
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L'élévation de température est quelque chose que vous devez prendre en compte, mais généralement la résistance et la chute de tension qui en résulte à plein courant ont été les facteurs limitants lorsque j'ai traversé cela. Cela dit, 100 ° C est une forte augmentation de température. Cela ne suffit pas pour poser un problème pour une trace de cuivre sur une carte FR4 en soi, mais cela affectera la température ambiante apparente des composants à proximité.

Si vous avez autant d'élévation de température, vous vous dissipez puissance significative dans la trace, ce qui signifie une perte de puissance dans votre système. Encore une fois, la première préoccupation devrait être la quantité de chute de tension que vous pouvez tolérer. Une fois que vous avez atteint des niveaux acceptables, l'élévation de température est généralement suffisamment faible.

Considérez également que 2 oz de cuivre et plus sont largement disponibles. Le coût supplémentaire lié à la spécification de 2 oz de cuivre pour les couches externes peut être inférieur à celui d'agrandir la carte ou de gérer la chaleur ou la chute de tension. 2 oz sur les couches extérieures n'ajoutent généralement pas beaucoup de coût. Si vous cousez ensemble une trace sur les deux couches extérieures, vous avez 4x la section transversale du cuivre que pour une seule trace de 1 oz d'épaisseur. S'il ne s'agit que d'une ou deux traces dans une conception à courant faible, vous pouvez laisser le masque de soudure hors de la trace et faire souder un fil de cuivre sur la trace. Il existe en fait des barres omnibus destinées à cela. Cependant, considérez le coût de fabrication. 2 oz de cuivre peuvent commencer à ressembler à l'option la moins chère si l'on considère le coût total des alternatives.

Encore une fois, regardez toutes les options et tous les critères pour décider de la largeur de la trace. Ne vous concentrez pas uniquement sur l'élévation de la température ou ne supposez pas qu'un cuivre plus épais est plus cher une fois que l'ensemble du système est pris en compte.

Assembler deux traces est une excellente idée!Mais comment obtenir «4x la section transversale du cuivre»?Il semble que ce serait le double de la section transversale.
@Nate: Pour 4x, je faisais référence à l'utilisation de 2 oz de cuivre * et * en cousant le haut et le bas ensemble.
Si je fais deux traces, une sur la couche supérieure et une sur la couche inférieure, y a-t-il une raison d'utiliser des vias pour les connecter?J'y ai réfléchi et il semble que cela réduirait en fait la section transversale de la trace.Avec les vias, voici à quoi cela ressemble: http://imagizer.imageshack.us/a/img838/5508/n1el.png
@Nate: Vous devez au moins les connecter aux extrémités.Oui, les vias au milieu de la trace rongent quelque peu la largeur conductrice.Si la trace ne transporte que des basses fréquences, des traces identiques sur les côtés opposés de la carte connectées uniquement à leurs extrémités sont suffisantes.Notez que vous aurez peut-être besoin de plusieurs vias pour les connexions à chaque extrémité.
#3
  0
Matt M
2014-05-20 01:13:42 UTC
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100 ° C, c'est beaucoup de chaleur et d'électricité gaspillée. En tant que client, je n'accepterais pas un produit si chaud dans ses fils (traces).

Je dirais que 50-75 ° C le feraient être un montant MAX acceptable pour moi. (Mais je ne serais toujours pas content.) Avez-vous d'autres options? Comme l'a dit Olin, si vous créez de la chaleur, vous avez de la résistance et gaspillez trop d'énergie à ne rien faire d'utile.

En tant que client, comment savoir à quel point une trace sur une carte à l'intérieur d'une unité scellée devient chaude?Vous remarquerez peut-être que l'ensemble de l'appareil chauffe, mais ce n'est pas inhabituel.Ce n'est pas un niveau de détail sur lequel un client devrait se prononcer.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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