Как подключить большие следы к контактным площадкам на печатной плате?

Я проектирую печатную плату, и ток 10 A-15 A течет в след. Я думаю, что 300-тысячный след должен использоваться для 1 унции Cu-толщины. Я вижу, что невозможно соединить две колодки с дорожкой 300  тыс. , Потому что это нарушает правила проектирования, а также другие колодки включены в трассу, что нежелательно.

Рисунок: связь трассы шириной 300 тыс., Между площадкой и трассой 300 тыс. Трасс - 80 тыс. (Вверху) и 60 тыс. Трасс (внизу).

Я спрашиваю:

Может ли это соединение нести ток, который может выдержать 300 тыс. Следов? Какие измерения должны быть сделаны?

Есть два значения, о которых вам нужно беспокоиться: падение напряжения и рассеиваемая мощность. Оба являются простым законом Ома и являются функциями сопротивления трассировки.

Сопротивление следа является произведением его площади поперечного сечения и его длины.

Уменьшите длину, и вы уменьшите сопротивление. Уменьшите ширину, и вы увеличите сопротивление.

Таким образом, вы можете иметь более короткий след более узкого следа и при этом обрабатывать ток.

Формула для расчета сопротивления следа имеет вид:

$$R = \rho \frac{l}{A} \cdot (1 + (\alpha \cdot \Delta T))$$

• $\rho$ это удельное сопротивление, которое для меди $1.68×10^{-8} \Omega/m$,
• А - площадь поперечного сечения в м²
• l длина трассы в м
• $\alpha$ температурный коэффициент, который для меди составляет 0,003862 при 20 ° C.
• $\Delta T$ разница температур от 20 ° C

Таким образом, для 300 тыс. (7,62 мм) следа при 1 унции, который имеет толщину 0,0347 мм, прямоугольное сечение будет

$$0.00762 \times 0.0000347 = 0.000000264m²$$

Конечно, при травлении и других факторах он не будет таким толстым и совершенно прямоугольным, поэтому немного уменьшите его, скажем, для удобства, он составляет 0,0000002 м².

Тогда у вас есть след длиной 0,05 м (5 см). Каково сопротивление этого следа, скажем, при 23 ° C?

$$R = 1.68×10^{-8}\frac{0.05}{0.0000002} \cdot (1 + (0.003862 \times 3))$$ $$R = 1.68×10^{-8} \times 250000 \times 1.011586$$ $$R = 0.00425\Omega$$

Поэтому, когда у вас есть сопротивление, и вы знаете течение, вы можете применить к нему простой закон Ома. Скажите 15А, ваше верхнее значение.

Падение напряжения на этом следе

$$V=IR = 15 \times 0.00425 = 0.064V$$

Рассеиваемая мощность будет

$$P=I^2R = 15 \times 15 \times 0.00425 = 0.956W$$

Так что теперь вы можете рассчитать, какое падение напряжения и рассеиваемая мощность будут на ваших маленьких следах, чтобы увидеть, допустимо ли это.

Есть также различные приемы, которые вы можете использовать для обработки больших токов. Одна из наиболее распространенных (и старой школы) - оставить следы без масок, а затем залить их дополнительным припоем. Это значительно увеличивает площадь поперечного сечения, тем самым уменьшая сопротивление. Вы можете также использовать гальваническое покрытие для достижения аналогичного результата, хотя это значительно труднее сделать, особенно на небольшом участке доски.

Использование проводов вместо (или также) следов также может быть сделано.

Кроме того, вы должны также рассмотреть вопрос о том, подходят ли разъемы и контакты, используемые в ваших разъемах, до 15А.

В конце концов, все дело в рассеивании мощности, что приводит к теплу. Более широкие следы, очевидно, уменьшают сопротивление, улучшают рассеивание тепла и, следовательно, являются оптимальными. Поймите, что, хотя сопротивление трассе является функцией ширины и длины, рассеивание тепла также имеет место. След в два раза длиннее может иметь удвоенное сопротивление, но он также может рассеивать вдвое больше тепла. Поэтому вам в основном нужно заботиться о том, какое повышение температуры вы можете терпеть.

-> Двойная длина трассы означает больше тепла в целом, но не больше тепла на единицу длины трассы.

Поэтому посчитайте, какое повышение температуры вы можете себе позволить, и просто сделайте длину тонких следов как можно короче. Абсолютного минимума как такового нет.

Точно так же, как прочность цепи только сильная, так как это самое слабое звено, токопроводящая способность трассы так же хороша, как и ее самая тонкая часть . Для образца, который вы предоставляете, это 60 тыс. Секций . Хотя «дополнительная» медь, обеспечиваемая более толстой секцией, помогает в отводе тепла, она не влияет на токонесущую способность следа. Итак, число, которое вы должны использовать для расчетов, должно быть 60, а не 300 тыс. Если 300 тыс. Трасс хороши для 15А, тогда пробная трасса будет хорошей пробная только для 15А х (60/300) = 3А .