Comment connecter de grandes traces à des pads dans PCB?

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Je conçois un PCB, et un courant de 10 A-15 A circule dans une trace. Je pense qu'une piste de 300 mille devrait être utilisée pour 1 once d'épaisseur de Cu. Je vois qu'il est impossible de connecter deux pads avec une piste de 300 mille , car cela viole les règles de conception et d'autres pads sont également inclus dans la trace, ce qui n'est pas souhaité.

Entrez la description de l'image ici

Figure: Connexion de trace de 300 mille, entre le tampon et la trace de 300 mille, il y a une trace de 80 mille (ci-dessus) et une trace de 60 mille (ci-dessous).

Ce que je demande c'est:

Cette connexion peut-elle transporter le courant qu'une trace de 300 mille peut transporter? Quelles mesures faut-il prendre?

pcb pcb-design trace

— electro103
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Si vous avez besoin des broches 1 et 3, je vous suggère de vous en débarrasser - ou de modifier la conception afin que chacune transporte le même signal que la broche 2. Je suggère également un "remplissage par inondation" de la zone. Enfin, pensez à utiliser simplement le PCB pour tenir des poteaux lourds et faites passer du fil entre les poteaux. Au moins 18AWG: voir powerstream.com/Wire_Size.htm

— Alan Campbell

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@Alan Campbell Cet appareil à 3 broches est un mosfet, et toutes les broches sont nécessaires, je devrais peut-être envisager de séparer les jambes du transistor à une distance de 2 pouces au lieu de 1 pouce (standard).

— electro103

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Dans ce cas, comme d'autres l'ont répondu: tout dépend de la chaleur de la piste. Les PCB brûlés sentent mauvais. L'exécution de 18AWG (ou 16) sur vos lignes électriques et de retour devrait faire l'affaire.

— Alan Campbell

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Il y a deux valeurs dont vous devez vous soucier: la chute de tension et la dissipation de puissance. Les deux sont de simples lois d'Ohm et sont des fonctions de la résistance aux traces.

La résistance aux traces est le produit de sa surface en coupe transversale et de sa longueur.

Réduisez la longueur et vous réduisez la résistance. Réduisez la largeur et vous augmentez la résistance.

Ainsi, vous pouvez avoir une exécution plus courte d'une trace plus étroite et toujours gérer le courant.

La formule de calcul de la résistance d'une trace est:

R = ρ \frac{l}{A} \cdot (1 + (α \cdot Δ T))

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

$\rho$ est la résistivité, qui pour le cuivre est $1.68×10^{-8} \Omega/m$ .
A est la section transversale en m²
l est la longueur de trace en m
$\alpha$ est le coefficient de température qui, pour le cuivre, est de 0,003862 à 20 ° C.
$\Delta T$ est la différence de température de 20 ° C

Donc, pour une trace de 300 mille (7,62 mm) à 1 oz, ce qui correspond à une épaisseur de 0,0347 mm, une section rectangulaire serait

0.00762 \times 0.0000347 = 0.000000264 m ²

$0.00762 \times 0.0000347 = 0.000000264m²$

Bien sûr, avec la gravure et d'autres facteurs, il ne sera pas aussi épais, ni parfaitement rectangulaire, alors réduisez-le un peu - disons que pour plus de commodité, il est de 0,0000002 m².

Ensuite, vous avez une trace de 0,05 m de long (5 cm). Quelle est la résistance de cette trace à, disons 23 ° C?

R = 1.68 \times 10^{- 8} \frac{0.05}{0.0000002} \cdot (1 + (0.003862 \times 3))

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

R = 1.68 \times 10^{- 8} \times 250000 \times 1.011586

$R = 1.68×10^{-8} \times 250000 \times 1.011586$

R = 0.00425 Ω

$R = 0.00425\Omega$

Donc, une fois que vous avez la résistance et que vous connaissez le courant, vous pouvez lui appliquer la loi d'Ohm simple. Dites 15A, votre valeur supérieure.

La tension tombant sur cette trace est

V = I R = 15 \times 0.00425 = 0.064 V

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

La dissipation de puissance sera

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

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

Alors maintenant, vous pouvez calculer quelle serait la chute de tension et la dissipation de puissance sur vos petites traces pour voir si elle est tolérable.

Il existe également diverses astuces que vous pouvez utiliser pour gérer des courants plus importants. L'une des plus courantes (et de la vieille école) consiste à laisser les traces démasquées, puis à les inonder de soudure supplémentaire. Cela augmente massivement la surface en coupe, réduisant ainsi la résistance. Vous pouvez également utiliser l'électrodéposition pour obtenir un résultat similaire, bien que cela soit considérablement plus difficile à faire, en particulier dans une petite zone de la carte.

L'utilisation de fils à la place (ou aussi) de traces peut également être effectuée.

Soit dit en passant, vous devez également déterminer si les connexions et les broches utilisées dans vos connecteurs conviennent pour transporter jusqu'à 15 A.

— Majenko
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Une trace encore plus étroite comme 10thou peut transporter 15 ampères? Il existe des outils en ligne qui calculent la largeur de la trace du circuit

— imprimé

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Ce n'est pas une question de "peut-il prendre le courant", mais une question de "la tension aux bornes de cette trace va-t-elle chuter plus que je ne le souhaiterais, et va-t-elle chauffer plus que je ne peux tolérer?".

— Majenko

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En fin de compte, il s'agit de dissipation de puissance entraînant de la chaleur. Des traces plus larges réduisent évidemment la résistance, améliorent la dissipation thermique et sont donc optimales. Sachez que si la résistance aux traces est fonction de la largeur et de la longueur, la dissipation thermique l'est également. Une trace deux fois plus longue peut avoir le double de la résistance aux traces, mais elle peut également dissiper environ deux fois plus de chaleur. Par conséquent, vous devez principalement vous soucier de l'augmentation de la température que vous pouvez tolérer.

-> Deux fois la longueur de trace signifie plus de chaleur globale, mais pas plus de chaleur par unité de longueur de trace.

Donc, calculez combien vous pouvez vous permettre d'augmenter la température et gardez la longueur des fines traces aussi courte que possible. Il n'y a pas de minimum absolu en soi.

— Rev1.0
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Je pense que les deux parties du problème de chaleur sont la chaleur générée par la résistance elle-même et la capacité de la trace à absorber la chaleur (c'est la résistance thermique) qui peut également être générée par la chaleur d'autres zones du PCB. Une trace «grasse» générera intrinsèquement moins de chaleur, car elle a moins de résistance et le courant peut donc circuler avec moins de pertes.

— KyranF

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Tout comme la force d'une chaîne n'est forte que comme son maillon le plus faible, la capacité de transport actuelle d'une trace n'est aussi bonne que sa section la plus mince . Pour l'échantillon que vous fournissez, il s'agit de la section 60 mille . Bien que le cuivre «supplémentaire» fourni par la section plus épaisse aide à l'évacuation de la chaleur, il ne fait rien pour la capacité de charge actuelle de la trace. Ainsi, le nombre que vous devez utiliser pour les calculs doit être 60 et non 300 mille. Si la trace de 300 mille est bonne pour 15A, alors la trace d'échantillon ne serait bonne que pour 15A x (60/300) = 3A .

— Guill
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-1 pour un tas de raisons, mais "la capacité de transport actuelle d'une trace est seulement aussi bonne que sa section la plus fine" n'est pas vraie. Cette vue est trop simpliste pour le monde réel de la conception de circuits imprimés à courant élevé.

— Matt Young

@Matt Young Je conviens que je donne une réponse simple. Mais simple ne signifie pas que ce n'est pas vrai. Si vous regardez les équations impliquées (I = E / R, R = k / A, A = hxw), vous obtenez I = Kw / h. Ce qui montre que la capacité actuelle de la trace est directement proportionnelle à la largeur de la trace!

— Guill