Baskılı devre tahtalarında yüksek akım izlerinin (PCB), alan başarısızlıklarından gelen sağlam tasarımları ayıran bir disiplindir. Bir güç kaynağı, bir motor sürücü, bir batarya yönetim sistemi veya DC-DC dönüştürücü, güvenilir yüksek çözünürlükte onlarca veya yüzlerce amper taşımak için çalışır.

Yüksek eş zamanlı Routing Challenges of High-current Routing

Bir PCB'deki her bir iletken, malzemenin direnişi tarafından tanımlandığında, iz uzunluğu, kesitsel alan ve sıcaklık.Mevcut akışlar, güç, ısıtılabilir:0)P = I2R[Dönemli + 0,9% °C) için ısınabilir, böylece ikiyüzlülükten fazla ısınabilir.

Modern PCBler genellikle hassas analog sinyalleri veya yüksek hızlı dijital mantıkla yüksek akımlı güç yollarını birleştirir. Yüksek akım izlerini manyetik darbe yoluyla yakındaki sinyalleri enjekte edebilir ve büyük zemin geri dönüş akımları düzgün bir şekilde yönetilmezse zemini oluşturabilir.Bu etkileşimleri anlamak, her yöndeki en iyi uygulamalarla ilgili olarak, bireysel izlerden tam olarak tüm tabaka tabakaları tam olarak ele almak için zeminleri.

Routing High-current Traces için en iyi uygulamalar

1. Wider Traces kullanın

Direnç azaltmak için en doğrudan yol iz genişliği artırmaktır. Wider izlerinin birim uzunluğuna göre daha düşük ohmik kaybı vardır ve çevreleyen tahta materyaline daha fazla ısı ayırabilir. endüstri standardı IPC-2221 (ve önceki IPC-2141), tam olarak gerekli olan iz için amplif formülü sağlar, örneğin, 1 °C dış tabakadaki bir tabakadaki dışsal iz (1.4) iki katına çıkar.

2. Trace Kalınlıkı optimize edin (Copper Kilo)

Standart 1 oz/ft2 (35 μm)'den 2 oz'e kadar ağırlık artırmak, 3 oz veya 4 oz, birim uzunluğuna karşı dirençli bir azalma sağlayabilir. 2oz iz üreticilerinin aynı genişlikteki direnci vardır; 4 oz'i mevcut kapasiteyi korumak için daha dar izler kullanmanız gerekir - yoğun bir şekilde 20 tane daha fazla üretim maliyetine yardımcı olur ve sondaj yetenekleri ile minimum izlenebilir.

3. Sayfayı Minik

Direnç uzunluğu doğrudan orantılı olduğundan, yüksek akım yollarını kısa tutmak önemlidir. Yönetim kurulu zemin planınızı planlamak, böylece güç girişi ve çıktı konektörleri, 5 A'yı taşımadan 37.5 mV ve dissipate 37.5 mW'yi çalıştırmadan önce, her zaman çok daha dar izler veya daha yüksek bir görüntüyü değiştirir. Örneğin, 10 çapında 1oz izi inçlik bir inçlik bir süre boyunca 5 A 3 inç çalışır.

4. Bakır Pours ve Polygons kullanın

Birkaç amper üzerinde net akımlar için, basit bir iz verimsizdir. Bunun yerine, bakır dökme (kahverengi poligons) geniş, planlayıcı iletkenler oluşturmak için kullanılır. Pouring bakır over a large area – like all power plane or a region around a voltaj düzenleyici –dramatik olarak azalır ve mükemmel ısınmış ısıyı kullanabilirsiniz.

5. Çok Katmanlıları Kullanın

Çok katmanlı bir PCB'de, aynı yüksek akımlı bir tabakada paralel izler kullanabilirsiniz. Bu paralel yolları birçok bağlantı ile ilişkilendirerek (toplama) aynı dereceden daha yüksek ısı dağılımını kontrol eder (örneğin, iç katmanların daha düşük ısı dağılımını sağlar).

6. Mevcut Paylaşım için Via Stitching

Katmanlar arasında yüksek akımlı bir iz geçiş yaparken, bir tek bir tek katta büyük akımlar için yetersizdir.Her bir direnç vardır (tipik olarak 1-5 mULLC'ye bağlı olarak maksimum 1-2 ila 1-5 mULLAH, ancak bu değişir).Bir dizi (köpçe ile) ile 10 A'ya kadar uzanır.

7. Low-Impedance Return Paths sağlar

Yüksek akım devreleri, kaynaktan yüklenecek ve eşit derecede düşük kesintili bir geri dönüş yolunu gerektirmez. Asla geri dönüş akımının aynı katmanda, hassas sinyallerle aynı zamanda akışta da akışa taşınmasına izin verin. Doğrudan elektrik kaynağının zemin terminaline bağlı olan ve farklı tabakalara bağlı olan geniş bir poligon kullanın.Bus zemin döngüleri ve gerilimin düşmesine izin verin. İdeal olarak, yüksek akımlara doğru giden yolda ve geri dönüş yolunu tutar.

Ek Tasarım

1. Proper Ground Planes ve Power Planes kullanın

Katı bir zemin uçağı yüksek akım tasarım için en etkili araçlardan biridir. Düşük değişken bir geri dönüş yolu sağlar, güç uçaklarını tasarlarken, yüksek akım yollarında kendileri için, belirli bir güç katmanı gerekir. Güç uçaklarının kaçınılmaz olduğu, geniş köprüler veya diktecilere minimum direnç ile bağlantı kurmalarına izin verir.

2. Uygunluk ve ısı Lavaboları

En uygun iz geometrisi ile bile, bazı ısı nesli kaçınılmaz. Sistem seviyesindeki termal yönetim PCB tasarımını tamamlamaktadır. fanlardan gelen güç akışı, tahtadan gelen ısı direncini dramatik olarak azaltır[Dönemli yol.) Sıcak bileşenler için (sürücü düzenleyiciler, FETs, diyotlar), ısı parçalarına bağlı olarak, bakır tabakaları veya kalın bakırları çalıştırarak, o kalın kaplamalar ile ısıtılır.

3. Appropriateches ve Terminals'leri seçin

Yüksek akım izlerinin en az 1.5× beklenen sabit devlet akımları için, kontakt terminalleri veya satılan teller için, yeterince ped alanı ve bakır dökmek için ısıtılmalıdır.Çok yüksek akımlar için (above 30 A), tahmini sabit devlet akımları için, baskı-fit terminalleri için, kontakt bağlantıları, ağır-gauge telleri kullanarak, kablolar için, kablolar ile birlikte ısıtılır.

4. Gerekleme Yönetmeliği için Sense Lines kullanın

Yüksek akım yolların boyunca gerilim önemli olabilir. Hassas uygulamalar (örneğin, FPGA çekirdeği gerilimi, yüksek hızlı ADCs), yük düzenleyici çıktıdan daha düşük bir gerilim görebilir.Rezerin uzaktan algılama hatlarının doğrudan yüke doğru doğru doğru düzgün bir şekilde çalışmasını sağlar. Her zaman uzak noktanın izlerinin uzak tutulması gerekir.

5. Model ve Simulate - Sonra Test

Üretimden önce, mevcut yoğunluk ve termal davranışları doğrulamak için simülasyon araçları kullanın. Birçok ECAD aracı (Altium, KiCad, OrCAD) IR-drop ve termal simülatörü veya üçüncü taraf çözücüleri ile entegre eder (örneğin, 0.0T:0)Ansys Buzpakt).Mevcut ve çevre sıcaklığınıza göre en kötü durumdaki sıcaklıkları kullanarak gerçek sıcaklığı azaltır.Köpektif noktalara bakın.

6. PCB Material ve Laminatı düşünün

Standart FR-4, yaklaşık 130-150 °C'ye kadar cam geçiş sıcaklığına sahiptir. Önemli bir öz ısıtma ile tasarımlar için, yüksek Tg materyallerini (10.5C+) veya yüksek çözünürlükte laminatlar (örneğin, alüminyum-core PCBs'ler LED aydınlatma veya güç modülleri için). FR-4'ün ısı iletkenliği zayıf bir ısı katmanı ile 130°C'yi aşan bir ısı katmanı ile karşılaştırıldığında, yüksek çözünürlükte 10 °C'ye kadar yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlüktedir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yüksek akım izlerinin güvenilir bir şekilde tutulması, daha geniş bir çizgiye ihtiyaç duyar.Bu, iz geometrisini birleştirir, bakır ağırlığı, tabaka yığınını, termal yönetimi ve dikkat çekme şeklini sağlar.En iyi konektörleri kullanarak, daha geniş izler, bakır kalınlığını tutar ve birden çok tabakaları, dikme yoluyla uygular ve yüksek çözünürlükte bulunan bir ürün hattını kullanarak çalışır.