金沙游艺场网址

金讯无线团体解决方案是物联网(M2M)的助推者



以下总结了网上八种电流与线宽的干系公式,表和计较公式,固然各不不异(大致附近),但各人能够在实践的PCB板设想中,综合思索PCB板的巨细,经由过程电流,挑选一个适宜的线宽。

 

一、PCB电流与线宽

PCB载流才能的计较一直缺少威望的手艺办法、公式,经验丰富CAD工程师依托个人经历能作出较精确的判定。可是关于CAD新手,不可谓赶上一道困难。

PCB的载流才能取决与以下身分:线宽、线厚(铜箔厚度)、允许温升。各人都知道,PCB走线越宽,载流才能越大。假定在划一条件下,10MIL的走线能接受1A,那么50MIL的走线能接受多大电流,是5A吗?谜底天然是否认的。请看以下来来自国际权威机构供给的数据:

线宽的单元是:Inch(1inch=2.54cm=25.4mm)

数据滥觞:MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic Equipment

 

二、PCB设想铜铂厚度、线宽和电流干系

在理解PCB设想铜铂厚度、线宽和电流干系之前先让我们理解一下PCB 敷铜厚度的单元盎司、英寸和毫米之间的换算:'在许多数据表中,PCB 的敷铜厚度常常用盎司做单元,它与英寸和毫米的转换干系以下:
1 盎司 = 0.0014 英寸 = 0.0356 毫米(mm)
2 盎司 = 0.0028 英寸 = 0.0712 毫米(mm)
盎司是重量单元,之所以能够转化为毫米是由于pcb的敷铜厚度是盎司/平方英寸'

PCB设想铜铂厚度、线宽和电流干系表

 

金沙游艺场网址

 

也能够利用经历公式计较:0.15×线宽(W)=A

以上数据均为温度在25℃下的线路电流承载值.

导线阻抗:0.0005×L/W(线长/线宽)

电流承载值与线路上元器件数目/焊盘以及过孔都直接关系

另外 导线的电流承载值与导线线的过孔数目焊盘的干系

 

导线的电流承载值与导线线的过孔数目焊盘存在的直接关系(今朝没有找到焊盘和过孔孔径每平方毫米对线路的承载值影响的计较公式,故意的伴侣能够本人去找一下,个人也不是太分明,不在阐明)这里只做一下简朴的一些影响到线路电流承载值的主要因素。

1、在表格数据中所列出的承载值是在常温25度下的最大可以接受的电流承载值,因而在实践设想中还要思索各类情况、制造工艺、板材工艺、板材质量等等各类身分。以是表格供给只是做为一种参考值。

2、在实践设想中,每条导线还会遭到焊盘和过孔的影响,如焊盘教多的线段,在过锡后,焊盘那段它的电流承载值就会大大增长了,能够许多人都有看过一些大电流板中焊盘与焊盘之间某段线路被销毁,这个原因很简朴,焊盘由于过锡完后由于有元件脚和焊锡加强了其那段导线的电流承载值,而焊盘与焊盘之间的焊盘它的最大电流承载值也就为导线宽度许可最大的电流承载值。因而在电路霎时颠簸的时分,就很容易烧断焊盘与焊盘之间那一段线路,解决方法:增长导线宽度,如板不能许可增长导线宽度,在导线增长一层Solder层(普通1毫米的导线上能够增长一条0.6阁下的Solder层的导线,固然你也增长一条1mm的Solder层导线)如许在过锡事后,这条1mm的导线就能够看作一条1.5mm~2mm导线了(视导线过锡时锡的平均度和锡量),如下图:

 

像此类处置办法关于那些处置小家电PCB Layout的伴侣其实不生疏,因而假如过锡量够平均也锡量也够多的话,这条1mm导线就不止能够看作一条2mm的的导线了。而这点在单面大电流板中无为主要。

3、图中焊盘四周处置办法一样是增长导线与焊盘电流承载才能平均度,这个出格在大电流粗引脚的板中(引脚大于1.2以上,焊盘在3以上的)如许处置是十分重要的。由于假如焊盘在3mm以上管脚又在1.2以上,它在过锡后,这一点焊盘的电流就会增长好几十倍,假如在大电流霎时发作很大颠簸时,这整条线路电流承载才能就会非常的不均匀(出格焊盘多的时分),仍旧很容易形成焊盘与焊盘之间的线路烧断的可能性。图中那样处置能够有用分离单个焊盘与周边线路电流承载值的平均度。

最初再次阐明:电流承载值数据表只是一个绝对参考数值,在不做大电流设计时,按表中所供给的数据再增长10%量就绝对能够满意设想要求。而在普通单面板设想中,以铜厚35um,根本能够于1比1的比例停止设想,也就是1A的电流能够以1mm的导线来设想,也就可以满意要求了(以温度105度计较)。

 

三、PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的干系

旌旗灯号的电流强度。当旌旗灯号的均匀电流较大时,应思索布线宽度所能承载的的电流,线宽可参考以下数据:

PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的干系

差别厚度,差别宽度的铜箔的载流量见下表:

 

 

注:

i. 用铜皮作导线经由过程大电流时,铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去挑选思索。

ii. 在PCB设想加工中,常用OZ(盎司)作为铜皮厚度的单元,1 OZ铜厚的界说为1 平方英尺面积内铜箔的重量为一盎,对应的物理厚度为35um;2OZ铜厚为70um。

摘自:华为PCB布线标准内部资料 P10

 

四、如何肯定大电流导线线宽

www.js333.com
 

9159.com



 

五 操纵PCB的温度阻抗计较软件计较(计较线宽,电流,阻抗等)PCBTEMP

顺次填入Location (External/Internal)导线在外表仍是在FR-4板内部、Temp 温度(Degree C)、Width线宽(Mil)、Thickness厚度(Oz/Mil),再点Solve便可求出经由过程的电流,也能够知道经由过程的电流,求线宽。十分便利。

金沙娱乐平台网址

能够看到同第一种办法的成果差不多(20摄氏度,10mil线宽,也就是0.010inch线宽,铜箔厚度为1 Oz)

 

金沙游艺场网址

I=KT0.44A0.75

(K为改正系数,普通覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048

T为最大温升,单元为摄氏度(铜的熔点是1060℃)
A为覆铜截面积,单元为平方MIL(不是毫米mm,留意是square mil.)
I为允许的最大电流,单元为安培(amp)
普通 10mil=0.010inch=0.254可为 1A,250MIL=6.35mm, 为 8.3A


七、某网友供给的计算方法以下

先计较track的截面积,大部分pcb的铜箔厚度为35um(不确定的话能够问pcb厂家)它乘上线宽就是截面积,留意换算成平方毫米。 有一个电流密度经验值,为15~25安培/平方毫米。把它称上截面积就获得通流容量。


八、 关于线宽与过孔铺铜的一点经历

我们在画PCB时普通都有一个知识,即走大电流的处所用粗线(好比50mil,以至以上),小电流的旌旗灯号能够用细线(好比10mil)。关于某些电机控制系统来讲,有时候走线里流过的霎时电流可以到达100A以上,这样的话比力细的线就必定会出问题。

一个根本的经验值是:10A/平方mm,即横截面积为1平方毫米的走线能安全经由过程的电流值为10A。假如线宽太细的话,在大电畅通过期走线就会销毁。固然电流销毁走线也要遵照能量公式:Q=I*I*t,好比关于一个有10A电流的走线来讲,忽然呈现一个100A的电流毛刺,持续时间为us级,那么30mil的导线是必定可以接受住的。(这时候又会呈现另外一个成绩??导线的杂散电感,这个毛刺将会在这个电感的感化下发生很强的反向电动势,从而有可能破坏其他器件。越细越长的导线杂散电感越大,以是实践中还要综合导线的长度停止思索)

普通的PCB绘制软件对器件引脚的过孔焊盘铺铜时常常有几种选项:直角辐条,45度角辐条,直铺。他们有何区分呢?新手常常不太在乎,随意选一种,美妙就行了。其实不然。次要有两点思索:一是要思索不能散热太快,二是要思索过电流才能。

利用直铺的方法特性是焊盘的过电流才能很强,关于大功率回路上的器件引脚一定要利用这类方法。同时它的导热机能也很强,固然事情起来对器件散热有益处,可是这关于电路板焊接职员却是个困难,由于焊盘散热太快不容易挂锡,经常需求利用更大瓦数的烙铁和更高的焊接温度,低落了消费服从。利用直角辐条和45角辐条会削减引脚与铜箔的打仗面积,散热慢,焊起来也就简单多了。以是挑选过孔焊盘铺铜的连接方法要按照使用场合,综合过电流才能和散热才能一同思索,小功率的信号线就不要利用直铺了,而关于经由过程大电流的焊盘则一定要直铺。至于直角仍是45度角就看美妙了。

为什么提起这个来了呢?由于前一阵一直在研讨一款机电驱动器,这个驱动器中H桥的器件总是销毁,四五年了都找不到原因。在一番辛劳以后终究发明:本来是功率回路中一处器件的焊盘在铺铜时利用了直角辐条的铺铜方法(并且因为铺铜画的不好,实践只呈现了两个辐条)。这使得整个功率回路的过电流才能大打折扣。固然产物在一般利用历程没有任何成绩,事情在10A电流的状况下完整一般。可是,当H桥呈现短路时,该回路上会呈现100A阁下的电流,这两根辐条瞬时就烧断了(uS级)。然后呢,功率回路变成了断路,贮藏在机电上的能量没有泻放通道就经由过程统统能够的路子披发进来,这股能量会销毁测流电阻及相干的运放器件,击毁桥路掌握芯片,并窜入数字电路部门的旌旗灯号与电源中,形成整个装备的严峻损毁。整个过程就像用一根头发丝引爆了一个大地雷一样触目惊心。

那么,为什么在功率回路中的焊盘上只利用了两个辐条呢?为什么不让铜箔直铺已往呢?由于,消费部分的职员说那样的话这个引脚太难焊了!设计者恰是听了消费职员的话,以是才...

PCB设想问答集(20)

1、如何挑选 PCB 板材?

挑选 PCB 板材必需在满意设想需求和可量产性及本钱中央获得平衡点。设想需求包罗电气和机构这两部门。凡是在设想十分高速的 PCB 板子(大于 GHz 的频次)时这材质成绩会比力主要。比方,现在常用的 FR-4 材质,在几个GHz 的频次时的介质消耗(dielectric loss)会对旌旗灯号衰减有很大的影响,能够就不适用。就电气而言,要留意介电常数(dielectric constant)和介质损在所设想的频次能否适用。


2、如何制止高频滋扰?

制止高频滋扰的基本思路是只管低落高频旌旗灯号电磁场的滋扰,也就是所谓的串扰(Crosstalk)。可用拉大高速旌旗灯号和模仿旌旗灯号之间的间隔,或加 ground guard/shunt traces 在模仿旌旗灯号中间。还要留意数字地对模仿地的噪声滋扰。

3、在高速设想中,如何处理旌旗灯号的完整性成绩?

旌旗灯号完整性基本上是阻抗匹配的成绩。而影响阻抗匹配的因素有信号源的架构和输出阻抗(output impedance),走线的特性阻抗,负载端的特性,走线的拓朴(topology)架构等。处理的方法是靠端接(termination)与调解走线的拓朴。


4、差分布线方法是如何实现的?

差分对的布线有两点要留意,一是两条线的长度要只管一样长,另外一是两线的间距(此间距由差分阻抗决议)要一直连结稳定,也就是要连结平行。平行的方法有两种,一为两条线走在统一走线层(side-by-side),一为两条线走在高低相邻两层(over-under)。普通以前者 side-by-side(并排, 并肩) 实现的方法较多。


5、关于只要一个输出端的时钟信号线,如何实现差分布线?

要用差分布线必然是信号源和领受端也都是差分旌旗灯号才有意义。以是对只要一个输出端的时钟旌旗灯号是无法利用差分布线的。

6、领受端差分线对之间能否加一婚配电阻?

领受端差分线对间的婚配电阻凡是会加, 其值应即是差分阻抗的值。如许旌旗灯号质量会好些。

7、为何差分对的布线要接近且平行?

对差分对的布线方法该当要恰当的接近且平行。所谓恰当的接近是由于这间距会影响到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是设想差分对的主要参数。需求平行也是由于要连结差分阻抗的一致性。若两线忽远忽近, 差分阻抗就会不一致, 就会影响旌旗灯号完整性(signal integrity)及工夫提早(timing delay)。

8、如何处置实践布线中的一些实际抵触的成绩

基本上, 将模/数地朋分断绝是对的。 要留意的是旌旗灯号走线只管不要跨过有朋分的处所(moat), 还有不要让电源和旌旗灯号的回流电流途径(returning current path)变太大。

晶振是模仿的正反馈振荡电路, 要有不变的振荡旌旗灯号, 必需满意loop gain 与 phase 的标准, 而这模仿旌旗灯号的振荡标准很容易遭到滋扰, 即便加 ground guard traces 能够也无法完整断绝滋扰。 并且离的太远,地平面上的噪声也会影响正反馈振荡电路。 以是, 一定要将晶振和芯片的间隔进能够接近。

的确高速布线与 EMI 的要求有许多抵触。但基本原则是因 EMI 所加的电阻电容或 ferrite bead, 不能形成旌旗灯号的一些电气特性不符合标准。 以是, 最好先用摆设走线和 PCB 迭层的技巧来处理或削减 EMI的成绩, 如高速旌旗灯号走内层。 最初才用电阻电容或 ferrite bead 的方法, 以低落对旌旗灯号的损伤。

9、如何处理高速旌旗灯号的手工布线和主动布线之间的冲突?

现在较强的布线软件的主动布线器大部分都有设定约束条件来掌握绕线方法及过孔数量。各家 EDA公司的绕线引擎才能和约束条件的设定项目偶然相差甚远。 比方, 能否有充足的约束条件掌握蛇行线(serpentine)蜿蜒的方法, 可否掌握差分对的走线间距等。 这会影响到主动布线出来的走线方法能否能契合设计者的设法。 另外, 手动调解布线的难易也与绕线引擎的才能有绝对的干系。 比方, 走线的推挤才能,过孔的推挤才能, 以至走线对敷铜的推挤才能等等。 以是, 挑选一个绕线引擎能力强的布线器, 才是解决之道。

10、关于 test coupon。

test coupon 是用来以 TDR (Time Domain Reflectometer) 丈量所消费的 PCB 板的特性阻抗能否满意设想需求。 普通要掌握的阻抗有单根线和差分对两种状况。 以是, test coupon 上的走线线宽和线距(有差分对时)要与所要掌握的线一样。 最重要的是丈量时接地点的位置。 为了削减接地引线(ground lead)的电感值, TDR 探棒(probe)接地的处所凡是十分靠近量旌旗灯号的处所(probe tip), 以是, test coupon 上量测旌旗灯号的点跟接地点的间隔和方法要契合所用的探棒。


11、在高速 PCB 设想中,旌旗灯号层的空缺地区能够敷铜,而多个旌旗灯号层的敷铜在接地和接电源上应如何分派?

普通在空缺地区的敷铜绝大部分状况是接地。 只是在高速信号线旁敷铜时要留意敷铜与信号线的间隔, 由于所敷的铜会低落一点走线的特性阻抗。 也要留意不要影响到它层的特性阻抗, 比方在 dual strip line 的构造时。

金沙游艺场网址

是的, 在计较特性阻抗时电源平面跟地平面都必需视为参考平面。 比方四层板: 顶层-电源层-地层-底层, 这时候顶层走线特性阻抗的模子是以电源平面为参考平面的微带线模子。

13、在高密度印制板上经由过程软件主动发生测试点一般情况下能满意大批量消费的测试要求吗?

普通软件主动发生测试点能否满意测试需求必需看对加测试点的标准能否契合测试机具的要求。另外,假如走线太密且加测试点的标准比力严,则有可能没法子主动对每段线都加上测试点,固然,需求手动补齐所要测试的处所。

14、增加测试点会不会影响高速旌旗灯号的质量?

至于会不会影响旌旗灯号质量就要看加测试点的方法和旌旗灯号到底多快而定。基本上外加的测试点(不消在线既有的穿孔(via or DIP pin)当测试点)能够加在在线或是从在线拉一小段线出来。前者相当于是加上一个很小的电容在在线,后者则是多了一段分支。这两个状况城市对高速旌旗灯号多多少少会有点影响,影响的水平就跟旌旗灯号的频次速度和旌旗灯号缘变革率(edge rate)有关。影响大小可透过仿真得知。原则上测试点越小越好(固然还要满意测试机具的要求)分支越短越好。

15、若干 PCB 构成系统,各板之间的地线应如何连接?

各个 PCB 板子互相连接之间的旌旗灯号或电源在行动时,比方 A 板子有电源或旌旗灯号送到 B 板子,一定会有等量的电流从地层流回到 A 板子 (此为 Kirchoff current law)。这地层上的电流会找阻抗最小的处所流归去。以是,在各个不管是电源或旌旗灯号互相连接的接口处,分配给地层的管脚数不能太少,以低落阻抗,如许能够低落地层上的噪声。另外,也能够阐发整个电流环路,尤其是电流较大的部门,调解地层或地线的接法,来掌握电流的走法(比方,在某处制造低阻抗,让大部分的电流从这个地方走),低落对其它较敏感旌旗灯号的影响。


16、能引见一些外洋关于高速 PCB 设想的手艺册本和数据吗?

现在高速数字电路的使用有通讯网路和计算器等相干范畴。在通讯网路方面,PCB 板的事情频次已达 GHz 高低,叠层数就我所知有到 40 层之多。计算器相干使用也由于芯片的进步,无论是普通的 PC 或服务器(Server),板子上的最高事情频次也曾经到达 400MHz (如 Rambus) 以上。因应这高速高密度走线需求,盲埋孔(blind/buried vias)、mircrovias 及 build-up 制程工艺的需求也垂垂愈来愈多。 这些设想需求都有厂商可大量生产。

17、两个常被参考的特性阻抗公式:

微带线(microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 此中,W 为线宽,T 为走线的铜皮厚度,H 为走线到参考平面的间隔,Er 是 PCB 板材质的介电常数(dielectric constant)。此公式必需在0.1<(W/H)<2.0 及 1<(Er)<15 的状况才气使用。

带状线(stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} 此中,H 为两参考平面的间隔,而且走线位于两参考平面的中央。此公式必需在 W/H<0.35 及 T/H<0.25 的状况才气使用。

18、差分信号线中央能否加地线?

差分旌旗灯号中央普通是不能加地线。由于差分旌旗灯号的使用道理最重要的一点即是操纵差分旌旗灯号间互相耦合(coupling)所带来的益处,如 flux cancellation,抗噪声(noise immunity)才能等。若在中央加地线,便会毁坏耦合效应。


19、刚柔板设想能否需求公用设想软件与标准?海内那边能够承接该类电路板加工?

能够用普通设想 PCB 的软件来设想柔性电路板(Flexible Printed Circuit)。一样用 Gerber 格局给 FPC厂商消费。因为制造的工艺和普通 PCB 差别,各个厂商会根据他们的制造才能会对最小线宽、最小线距、最小孔径(via)有其限定。除此之外,可在柔性电路板的迁移转变处铺些铜皮加以补强。至于消费的厂商可上网“FPC”当关键词查询该当能够找到。

20、恰当挑选 PCB 与外壳接地的点的原则是什么?

挑选 PCB 与外壳接地点挑选的原则是操纵 chassis ground 供给低阻抗的途径给回流电流(returning current)及掌握此回流电流的途径。比方,凡是在高频器件或时钟产生器四周能够借牢固用的螺丝将 PCB的地层与 chassis ground 做连接,以只管缩小整个电流回路面积,也就削减电磁辐射。

本文转发自互联网9159.com


金沙游艺场网址
www.js333.com