

印制電路板的載流量由走線的橫截面積和溫升確定。此外,走線的橫截面積與走線寬度和銅厚度成正比。那么這個(gè)規(guī)則是否也適用于載流能力與走線截面積之間的關(guān)系,也就是說(shuō),PCB線路板走線承載能力是否與其截面積成正比呢?在10℃的相同溫度上升下,銅厚度為1oz的10mil走線最多能夠承受1A的電流,50mil走線可以承受大于1A的電流。那么,基于簡(jiǎn)單的多次計(jì)算,它能夠保持的最大電流5A到底是多少?

上表已逐漸被IPC-2221印制電路板設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)取代,以此作為參考,可以精確地設(shè)計(jì)印制電路板。
銅厚度測(cè)量單位
在進(jìn)行真正的討論之前,有必要對(duì)銅的厚度(盎司)的單位進(jìn)行維基化處理。它通常被認(rèn)為是重量測(cè)量的單位,但在電路板設(shè)計(jì)中,已被用于銅厚度的測(cè)量。當(dāng)涉及以盎司為單位的銅厚度轉(zhuǎn)換時(shí),應(yīng)牢記一些規(guī)則。因?yàn)殂~的規(guī)格是通過(guò)每平方英尺的銅厚度來(lái)衡量的,所以通常提到的1盎司實(shí)際上是指該銅的每平方英尺的重量為1盎司。在這種情況下,銅越厚,銅厚度就越大,因?yàn)殂~厚度與銅的厚度成正比。結(jié)果,銅的厚度可以用重量單位盎司表示。此外,盎司還可以轉(zhuǎn)換成mm或mil的單位。
0.5盎司=0.0007英寸= 0.7mil= 0.018mm
1.0盎司= 0.0014英寸= 1.4mil= 0.035mm
2.0盎司= 0.0034英寸= 2.8mil= 0.070mm
PCB銅箔橫截面積與最大載流量和溫升之間的關(guān)系
根據(jù)IPC-2221中第6.2節(jié)的解釋,即“導(dǎo)電材料要求”,載流量可以進(jìn)一步分為兩類:內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體。內(nèi)部導(dǎo)體的最大載流量定義為外部導(dǎo)體的最大載流量的一半。
此外,根據(jù)上表總結(jié)了一個(gè)簡(jiǎn)化的公式:I=KΔT0.44A0.75 。在這個(gè)公式中,K是一個(gè)修正因子。內(nèi)部導(dǎo)體相當(dāng)于0.024,外部導(dǎo)體相當(dāng)于0.048。ΔT是最大值。溫差,表示加熱銅與環(huán)境溫度之間的溫差,其單位為攝氏度(C)。A是指銅線的橫截面面積,其單位為平方密耳(mil2)。是指其單位為安培(安培)的電流承載能力。
確定最大載流量的要素
盡管可以直接采用簡(jiǎn)單的公式來(lái)計(jì)算最大載流量,但實(shí)際情況并非如此簡(jiǎn)單直接。這是因?yàn)槌藱M截面積和溫度升高外,走線電流的承載能力還取決于其他因素,例如組件數(shù)量,焊盤和過(guò)孔。
對(duì)于分布有許多焊盤的走線,鍍錫走線的容量將比普通走線高得多。工程師遇到電路板的情況并不罕見,因?yàn)榱鬟^(guò)大電流時(shí),焊盤之間的一些走線會(huì)被燒毀。造成此類悲劇的原因在于,組件或引腳上的焊錫膏過(guò)多,會(huì)導(dǎo)致橫截面積增加,而焊盤之間的痕跡不會(huì)發(fā)生變化。結(jié)果,一旦啟動(dòng)電源或?qū)ψ呔€進(jìn)行階次修改,就有可能導(dǎo)致超大瞬態(tài)浪涌,甚至燒毀焊盤之間的走線。
解決此問(wèn)題的方法之一是增加走線寬度。當(dāng)不允許擴(kuò)大走線時(shí),可以在容易被燒毀的走線上涂上阻焊劑,并應(yīng)采用SMT(表面貼裝技術(shù))規(guī)程印刷焊膏?;亓骱附雍?,走線寬度將增加,因此載流量也將增加。
雖然可以通過(guò)IPC提供的表格或公式來(lái)獲得PCB走線的載流量,但它們僅用于直接走線計(jì)算。在實(shí)際的印刷電路制造或組裝中,必須認(rèn)真考慮灰塵或污染物的污染,因?yàn)槲廴究赡軙?huì)導(dǎo)致部分導(dǎo)線折斷。因此,當(dāng)我們以任何一種方式設(shè)計(jì)最大載流量時(shí),都必須增加安全系數(shù)以防止發(fā)生過(guò)載問(wèn)題。
此外,必須特別注意轉(zhuǎn)動(dòng)痕跡。如果在導(dǎo)線中形成銳角,則可能會(huì)引起不平滑的轉(zhuǎn)移,這可能對(duì)小電流或?qū)挾鹊膶?dǎo)線幾乎沒(méi)有影響。但是,當(dāng)涉及到低電流承載能力時(shí),可能會(huì)發(fā)生問(wèn)題。
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