Выбор страницы

Допустимый ток на печатной плате: ширина, толщина медного слоя и соответствие стандарту IPC-2221.

пропускная способность по току дорожек печатных плат

Рисунок 1. Токовая нагрузка на дорожки печатной платы зависит от толщины меди, ширины дорожки, положения слоя и допустимого повышения температуры.

Каждая медная дорожка представляет собой тонкий резистор, который нагревается при протекании тока. Правильно подобранный размер резистора гарантирует, что плата будет работать без перегрева годами; слишком маленький размер приведет к перегреву дорожки, старению ламината и возможному обрыву цепи, подобному перегоранию предохранителя. Это руководство отвечает на вопросы, которые действительно волнуют инженеров: сколько ампер пропускает дорожка, сколько составляет 1 унция меди в миллиметрах, когда следует переходить на более толстую медь, — и показывает, как компания Highleap Electronics преобразует эти данные в плату, которую она может надежно производить и собирать.

1. Какой ток в амперах может пропускать медная дорожка?

Единого максимального тока для дорожки не существует – пределом является допустимое повышение температуры. Для сравнения, дорожка шириной 1 мм (около 40 мил) в слое меди толщиной 1 унция на внешнем слое пропускает примерно 2 А при умеренном повышении температуры на 10°C и около 4 А при повышении на 30°C. Ток нагревает дорожку пропорционально квадрату тока, умноженному на сопротивление, и дорожка оседает там, где может отводить это тепло в окружающую медь, ламинат и воздух.

Сопротивление и, следовательно, нагрев определяются тремя параметрами дорожек. Преобладает площадь поперечного сечения – ширина, умноженная на толщину медного слоя; удвоение любого из этих параметров примерно вдвое уменьшает сопротивление. Длина пропорционально увеличивает сопротивление и падение напряжения, но практически не меняет пиковую температуру. Сопротивление меди возрастает примерно на 0.4% на °C, поэтому горячая дорожка имеет немного большее сопротивление, что приводит к дополнительному нагреву. Три фактора окружающей среды определяют, насколько легко отводится тепло: внешний или внутренний слой, температура внутри корпуса и наличие воздушного потока или радиатора. Если вы новичок в проектировании и выборе размеров дорожек печатных плат, основы проектирования дорожек печатных плат станут полезным вводным материалом перед расчетом параметров питания.


2. Какова толщина 1 унции меди в мм? (таблица веса меди)

1 унция меди составляет примерно 35 микрон, что равно 0.035 мм или приблизительно 1.37 мил. Толщина меди указывается в пересчете на квадратный фут — это устаревшая методика, которая сбивает с толку новичков, поэтому стоит запомнить следующие коэффициенты пересчета:

Вес меди микроны Миллиметры Типичное использование
0.5 унций ~17.5 мкм ~ 0.0175 мм Внутренние слои, тонкие линии
1 унций ~35 мкм ~ 0.035 мм Стандартные внешние слои
2 унций ~70 мкм ~ 0.070 мм Силовые платы
3 унций ~105 мкм ~ 0.105 мм Сильноточные электроприводы

Поскольку удельная емкость зависит от площади поперечного сечения, больший ток можно пропустить либо за счет расширения дорожки, либо за счет использования более толстой меди. На плотной плате переход на медный слой толщиной 3 унции часто оказывается более аккуратным, чем выделение места для очень широкой дорожки, а для работы с высокими нагрузками специально разрабатываются полноразмерные печатные платы с толстым медным слоем .


3. График зависимости ширины дорожки от тока (1 унция и 2 унции меди)

Для 1 унции меди на внешнем слое при консервативном повышении температуры на 10°C, для дорожки на 1 А требуется примерно 0.5 мм (20 мил), а для дорожки на 3 А — примерно 1.8 мм (70 мил). Приведенная ниже таблица является отправной точкой, основанной на стандарте IPC-2221, и не заменяет расчеты относительно вашей собственной целевой температуры; для дорожек внутреннего слоя обычно требуется примерно вдвое большая ширина.

Текущий Ширина – 1 унция, внешний слой, повышение температуры на 10°C. Ширина при увеличении объема до 2 унций.
0.5 ~0.3 мм (12 мил) ~0.15 мм (6 мил)
1 ~0.5 мм (20 мил) ~0.3 мм (12 мил)
3 ~1.8 мм (70 мил) ~0.9 мм (35 мил)
5 ~3.3 мм (130 мил) ~1.7 мм (66 мил)
10 ~8 мм (315 мил) – использовать заливку ~4 мм (157 мил)

Ширина быстро увеличивается с ростом тока. При токе более нескольких ампер использование одной дорожки становится нецелесообразным, и лучшим решением становится заливка медью или плоская структура, параллельные дорожки на нескольких слоях, соединенные переходными отверстиями, или более толстый слой меди — именно здесь на помощь приходит специальная технология с использованием толстой меди для обеспечения высокой токовой нагрузки и охлаждения сильноточных шин.


4. Ширина внутренних и внешних дорожек: почему внутренние дорожки должны быть шире.

Для пропускания того же тока внутренняя дорожка должна быть примерно вдвое шире внешней, поскольку она заключена в ламинат и не может отводить тепло в воздух. В стандарте IPC-2221 для этих двух случаев используются разные константы именно по этой причине: внешняя дорожка охлаждается конвекцией в воздух, в то время как внутренняя дорожка теплоизолирована и накапливает больше тепла при той же ширине.

Практическое следствие: ширина, проверенная для внешнего слоя, может незаметно перегреваться, если та же самая цепь проложена на внутреннем слое многослойной платы. При передаче питания между слоями учитывайте особенности внутреннего слоя и используйте несколько переходных отверстий параллельно на каждом переходе, чтобы смена слоев не стала причиной перегрева.


Теги

Материнская плата с искусственным интеллектом Печатные платы на алюминиевом основании Конденсатор Керамические Печатные платы Обычная отделка поверхности PCB компьютера сверлить Печатная плата для дрона Электронные приложения Сборка электроники Услуги по производству электроники Гибкие Печатные платы FR4 PCB HDI HDI Печатные платы Тяжелая медная печатная плата ВЧ печатная плата Высокоскоростная печатная плата Высокочастотная печатная плата клавиатура Печатная плата клавиатуры LED Светодиодная печатная плата Материал Медицинские печатные платы Печатная плата с металлическим сердечником Монтаж печатных плат Дизайн печатной платы Файлы проектирования печатной платы База знаний о печатных платах Производство печатных плат Материалы для печатных плат Упаковка для печатных плат Производство печатных плат Печатная плата силовой электроники Источник питания резистор СВЧ Печатные платы Жесткая гибкая печатная плата Роботик Плата робота Полупроводниковая печатная плата SMT Пайка паяльной маски
получить-мгновенную-цитату

Рекомендуемые сообщения

Как получить расценки на печатные платы

Давайте проведём для вас анализ DFM/DFA и предоставим отчёт. Вы можете безопасно загрузить свои файлы через наш сайт. Для составления коммерческого предложения нам необходима следующая информация:

    • Gerber, ODB++ или .pcb, спец.
    • Список спецификаций, если вам требуется сборка
    • Количество
    • Время поворота
Помимо производства печатных плат, мы предлагаем широкий спектр электронных услуг, включая проектирование печатных плат, печатные платы и готовые решения. Если вам нужна помощь с прототипированием, проверкой дизайна, поиском компонентов или массовым производством, мы оказываем комплексную поддержку, чтобы гарантировать успех вашего проекта.

Для услуг PCBA, пожалуйста, предоставьте ваш BOM (спецификация материалов) и любые конкретные инструкции по сборке. Мы также предлагаем анализ DFM/DFA для оптимизации ваших проектов для технологичности и сборки, обеспечивая плавный процесс производства.






    Быстрое примечание: Наша команда свяжется с вами по электронной почте вскоре после отправки заявки. Чтобы гарантировать получение ответа, мы любезно рекомендуем вам... Проверьте папку «Спам/Нежелательная почта». Если вы не видите наше сообщение в своей почте.