Dimensionierung verschiedener PCB-Polygone auf verschiedenen Lagen für Hochstrom

Ich muss einige Leiterbahnen oder Polygone für Hochstrom (15 A) auf einer 4-Lagen-Lithium-Batterie-Managementsystem-Platine entwerfen, bin mir aber nicht sicher über ihre Größe.

Ich folge einem Referenzdesign von TI, aus dem die folgenden Screenshots der Leiterplatte stammen. Das Board ist eine Lithium-Batterie-Management-Lösung ( https://www.ti.com/tool/TIDA-00982 ).
Meine Frage ist allgemein, aber ich benutze dieses Board als Beispiel.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die rot markierten Polygone gehen zum Pluspol einer Lithium-Batterie mit 15A Dauerstrom. Die schmalste Seite der Polygone ist auf der oberen und zweiten Innenlage 3,5 mm, auf der unteren Lage 2 mm (keine Verbindung auf der ersten Innenlage).
Ich versuche zu verstehen, wie sie die Größe dieser Polygone berechnet haben.

Ich kann nur 0,5 oz innere Schichten und 1 oz für externe Schichten bestellen , also muss ich wahrscheinlich die Größe dieser Polygone erhöhen.

Ich dachte: Das Polygon auf der obersten Ebene ist aufgrund anderer Komponenten fixiert, aber ich kann das Polygon auf der zweiten inneren Ebene und der unteren Ebene vergrößern (verbunden durch mehrere Durchkontaktierungen).
Das Problem ist, wie viel?

Wenn Sie zwei gespiegelte Spuren zwischen denselben Punkten auf zwei verschiedenen Ebenen haben, wird der Strom halbiert. Was ist, wenn Sie unterschiedliche Polygongrößen und auf verschiedenen Ebenen (extern/intern) haben?

Soll ich wie unten rechnen?

  • Strom pro Polygon: 15A / 3 Polygone = 5A pro Polygon
  • Polygongröße der obersten Schicht (fest): 3,3 mm -> Verwenden Sie die Leiterbahnbreitenberechnung mit 5 A, 40 ° C Temperaturanstieg, 1 Unze Kupfer -> 1,2 mm Leiterbahnbreite für die externe Schicht -> Oberschicht ist in Ordnung
  • Innenschicht 2 Polygongröße: Verwenden Sie die Leiterbahnbreitenberechnung mit 5 A, 40 ° C Temperaturanstieg -> 6,2 mm Leiterbahnbreite für die InnenschichtGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein
  • Polygongröße der unteren Schicht: Verwenden Sie Trace Width Calc mit 5 A, 40 ° C Temperaturanstieg, 1 Unze Kupfer -> 1,2 mm Leiterbahnbreite für die externe Schicht.

Nun, da ich die Breite der Polygone habe, was ist mit der Länge? Spielt die Länge keine Rolle für die Wärmeableitung? Wird die Länge durch die Anforderung (in diesem Board) „ kurze niederohmige Verbindungen für den Stromanschluss “ bestimmt ?

Vielen Dank für Ihre Hilfe

Antworten (2)

Sie haben ein Tool zur Berechnung der Spurweite für den Strom verwendet. Soweit ich das beurteilen kann, dient das Tool dazu, zu berechnen, wie breit eine Strecke sein muss, um einen Strom mit einer bestimmten Stromstärke zu unterstützen. Dies ist für Gleise, die nur Strom transportieren, stellen Sie es sich wie ein Kabel vor. Meist dienen die großen Polygone nicht nur dem Stromtransport selbst, sie dienen auch als Heatspreader, um dem Gerät Wärme abzuleiten.

Mit diesem Rechner können Sie die passenden Werte für Ihre Teile ermitteln

Vielen Dank an sgt_johnny und M Lab für Ihre Hilfe, aber ich verstehe immer noch nicht, wie viel Strom durch jedes Polygon fließt: Wenn es 3 Polygone unterschiedlicher Größe gibt, fließt 1/3 des Stroms durch jedes von ihnen (unter der Annahme, dass genügend Durchkontaktierungen vorhanden sind platziert sind)? Ist die in meiner Berechnung verwendete Logik korrekt? Ich habe 4pcb.com/trace-width-calculator.html (IPC-2221) in meiner Frage als Tool verwendet.

Es gibt 2 Faktoren davon.

  1. Spurbreite, die anhand der aktuellen Umgebungstemperatur berechnet wird. maximale PCB-Temperatur und Wärmeübertragung. Sie können dafür einen Online-Rechner verwenden
  2. Über Strom. Größe und Anzahl der Durchkontaktierungen erhöhen die Polygongröße.

Zusätzliche Größe, durch die kein Strom fließt, hilft, Wärme abzuleiten, genau wie ein Kühlkörper. (vielleicht für via in Ihrem Fall)

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