Come collegare grandi tracce ai pad nel PCB?

Sto progettando un PCB e 10 A-15 Una corrente scorre in una traccia. Penso che una traccia da 300 tu debba essere usata per 1 oz di spessore Cu. Vedo che è impossibile collegare due pad con una traccia da 300  thou , perché viola le regole di progettazione e anche altri pad sono inclusi nella traccia, il che è indesiderato.

Figura: connessione della traccia della larghezza di 300 tu, tra il pad e la 300 della traccia, ci sono 80 tracce (sopra) e 60 tracce (sotto).

Quello che chiedo è:

Questa connessione può trasportare la corrente che può portare una traccia da 300 tu? Quali misure devono essere prese?

Ci sono due valori di cui devi preoccuparti: caduta di tensione e dissipazione di potenza. Entrambi sono la semplice legge di Ohm e sono funzioni della resistenza alla traccia.

La resistenza alla traccia è un prodotto della sua sezione trasversale e della sua lunghezza.

Riduci la lunghezza e riduci la resistenza. Riduci la larghezza e aumenti la resistenza.

Quindi puoi avere una corsa più breve di una traccia più stretta e gestire ancora la corrente.

La formula per calcolare la resistenza di una traccia è:

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

• $\rho$ è la resistività, che per il rame è $1.68×10^{-8} \Omega/m$.
• A è l'area della sezione trasversale in m²
• l è la lunghezza della traccia in m
• $\alpha$ è il coefficiente di temperatura, che per il rame è 0,003862 a 20 ° C.
• $\Delta T$ è la differenza di temperatura da 20 ° C

Quindi per una traccia di 300 thou (7,62 mm) a 1oz, che è uno spessore di 0,0347 mm, una sezione rettangolare sarebbe

$$0.00762 \times 0.0000347 = 0.000000264m²$$

Certo, con l'attacco e altri fattori non sarà così spesso, né perfettamente rettangolare, quindi riduci un po '- diciamo per comodità di 0,0000002m².

Quindi hai una traccia lunga 0,05 m (5 cm). Qual è la resistenza di quella traccia a, diciamo 23 ° C?

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

Quindi una volta che hai la resistenza e conosci la corrente, puoi applicare ad essa la semplice Legge di Ohm. Dì 15A, il tuo valore più alto.

La tensione caduta attraverso quella traccia è

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

La dissipazione di potenza sarà

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

Quindi ora puoi calcolare quale sarebbe la caduta di tensione e la dissipazione di potenza sulle tue piccole tracce per vedere se è tollerabile.

Ci sono anche vari trucchi che puoi usare per gestire correnti più grandi. Uno dei più comuni (e della vecchia scuola) è quello di lasciare le tracce smascherate, quindi inondarle di ulteriore saldatura. Ciò aumenta notevolmente l'area della sezione trasversale, riducendo così la resistenza. Puoi anche usare l'elettro-placcatura per ottenere un risultato simile, sebbene sia molto più difficile da fare, specialmente in una piccola area della tavola.

È anche possibile utilizzare fili anziché (o anche) tracce.

A parte questo, dovresti anche considerare se le connessioni, e i pin usati nei tuoi connettori, sono adatti per trasportare fino a 15A.

Alla fine è tutto sulla dissipazione di potenza con conseguente calore. Tracce più ampie ovviamente riducono la resistenza, migliorano la dissipazione del calore e quindi sono ottimali. Renditi conto che mentre la resistenza alla traccia è una funzione di larghezza e lunghezza, lo è anche la dissipazione del calore. Una traccia del doppio può avere una resistenza alla traccia doppia ma può dissipare circa il doppio del calore. Pertanto, devi principalmente preoccuparti di quanto aumento di temperatura puoi tollerare.

-> Due volte la lunghezza della traccia significa più calore complessivo, ma non più calore per unità di lunghezza della traccia.

Quindi calcola quanto aumento di temperatura puoi permetterti e mantieni la lunghezza delle tracce sottili il più corta possibile. Non esiste un minimo assoluto di per sé.

Proprio come la forza di una catena è forte in quanto è l'anello più debole, l'attuale capacità di trasporto di una traccia è buona solo quanto la sua sezione più sottile . Per il campione fornito, è la sezione 60 thou . Sebbene il rame "extra" fornito dalla sezione più spessa aiuti con la rimozione del calore, non fa nulla per l'attuale capacità di carico della traccia. Quindi, il numero che dovresti usare per i calcoli, dovrebbe essere 60 non 300 tu. Se la traccia da 300 tu è valida per 15A, la traccia del campione sarebbe valida solo per 15A x (60/300) = 3A .