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PCB跟踪宽度 - 一个简单且关键的设计参数

描线宽度印刷电路板(PCB)是一种基本又一非常重要的参数,需要在设计PCB..道宽的计算对电源和信号板都很重要。该参数定义了PCB的载流容量。在深入道宽的细节之前,重要的是要看看限制通过导体的电流的因素。任何具有特定(截面)面积的导体'一种“携带电流”一世'提供电阻'R.朝水流的方向。电阻导致电能的损耗转化为热耗散,而热耗散依赖于流过导体的电流的平方(因此这些损耗称为热耗散)一世2R.损失)。随着电流的上升,散热也会增加,超过一定点过热导致电流承载导体的失效。减少散热(一世2R.导体中的损失需要减少电阻。导体的电阻与面积'A'成反比,并且与导体的长度的长度成比例。

导体的电阻

'ρ'是所考虑的导体材料的电阻率。对于铜,电阻率为1.7×10-8(欧姆-M)。如果长度需要保持恒定,则可以增加面积以降低电阻。或者换句话说,增加导体的面积增加其电流承载能力(通过减少热损耗或一世2R.损失)。

这种通过现在区域增加增加电流的方法可以扩展到PCB。PCB上的“迹线”(有时也称为轨道)是负责携带电流的铜电连接。由于PCB电路的二维性质,迹线的“宽度”用于定义PCB板的最大电流,而不是横截面积(在选择A之后高度变得恒定)铜的厚度)。用于计算迹线宽度的公式源于下面的数学表达式(在IPC-2221标准中发布):

用于计算迹线宽度的公式

在哪里,

一世=最大电流(A)

D.T.=温度高于环境温度(°C)

一种=横截面积(密耳2

'K'是常量,取决于板上的痕迹的位置

K.(对于内部迹线)= 0.024

K.(对于外部痕迹)= 0.048

k值不同的原因是PCB外侧的痕迹相对于内层有更好的对流散热的机会。因此,热量开始在118bet金博宝.更高的价值'K'对于内层意味着更宽的迹线宽度,有助于消散累积的热量。然而,如果电路放置在完全真空内,则外层不能通过对流过程失去热量。所以,在真空中设计PCB,相同的价值'K.’需要为内部和外部层选择,即0.024。

'的指数D.T'和 '一种’是由铜的物理常数如铜的电阻率和铜的温度系数所决定的。痕迹面积(密尔2)可以通过重新排列(2)得到如下图所示:

迹面积(mil2)可以通过重新排列来计算

选择厚度T'(米尔),迹线宽度'W.'(米尔)可以计算:

下面的图描述了(对于接触厚度为1盎司或35 um)电流容量与计算的轨迹宽度在不同的温度变化环境。

追踪电流容量为1oz厚度

尽管等式(4)中的公式没有数学限制,但其精度随着电流和迹线宽度的较高值而导致降低。对于高于35 A的电流值,对于外部迹线17.5a,用于高于400密耳的内部迹线或迹线宽度,该公式将导致显着的误差值。另外,计算迹线宽度的数学公式不会考虑一些其他因素,例如计数电子元件电路中的孔和垫。最后,在大规模生产PCB的大规模生产中也考虑了灰尘等因素。该数学公式还假定组件不会导致散热中的任何障碍。这就是为什么将额外缓冲区添加到计算值以避免外部因素产生的复杂性。

在轨迹之间保持适当的间距也很重要,以避免任何瞬变现象短路电源电路板的条件或信号干扰信号板.一般规则是在两个平行运行的迹线之间保持间距,这是迹线宽度的三倍。电路板上的电源,地面和信号迹线也很重要。建议在策略性地放置电源迹线,而不是在复杂的菊花链配置中从一个组件到另一个组件。简而言之,根据电路板的预期电流要求计算适当的迹线宽度是PCB在安全工作温度范围内连续运行的重要步骤。