Bei der Entscheidung über die Leiterbahndicke, die erforderlich ist, um eine bestimmte Strommenge auf einer Leiterplatte zu führen, hängt die Antwort davon ab, wie viel Temperaturanstieg Sie bereit sind zu akzeptieren. Dies führt den Konstrukteur in die schwierige Situation zu entscheiden, wie viel Temperaturanstieg angemessen ist. Übliche Faustregeln lauten, nicht mehr als 5 °C, 10 °C oder 20 °C Temperaturanstieg zuzulassen, je nachdem, wie konservativ Sie sein möchten. Diese Zahlen erscheinen bemerkenswert klein im Vergleich zu den maximalen Temperaturanstiegen von Leistungstransistoren, ICs, Leistungswiderständen oder anderen wärmeableitenden Komponenten, die 60+°C betragen können. Was steckt hinter diesen Zahlen?
Mögliche Gründe die mir eingefallen sind:
Um die Frage anders zu stellen, sagen wir, ich finde, dass ein Temperaturanstieg von 20 ° C für mein Design zu einschränkend ist. Wenn ich mich stattdessen entscheide, einen Temperaturanstieg von 40 °C zuzulassen, werde ich dann wahrscheinlich auf kurz- oder langfristige Zuverlässigkeitsprobleme stoßen?
Bonuspunkte für jeden, der Standards anführen kann, die eine Begründung für die Zahlen liefern, oder der historische Beweise dafür hat, warum diese Zahlen ausgewählt wurden.
Viele Dinge gehen in die Gestaltung der Breite der PCB-Leiterbahn ein, einschließlich des Temperaturanstiegs für den Strom. Andere sind Spannungsabfall, Impedanz, PCB-Fertigungsfähigkeit, Kosten, Packungsdichte.
Der Temperaturanstieg gehört jedoch zu Recht zu den „nicht überschreiten“-Spezifikationen.
Eine Faustregel ist genau das, etwas, das Sie die meiste Zeit befolgen sollten. Sie werden immer in der Lage sein, Randfälle zu finden, in denen eine höhere Steigung zulässig ist, wenn Sie sorgfältige Berechnungen durchführen.
Ein Teil des Vorteils einer Faustregel besteht darin, dass Ihre Berechnungen nicht zu sorgfältig sein müssen, wenn Sie sie befolgen, da die Regel bereits eine große Fehlerspanne enthält.
Eine Besonderheit des Temperaturanstiegs ist, dass er proportional zum Quadrat des Stroms ist, nicht nur zum Strom. Dies verringert die Bedeutung der Auswahl eines bestimmten Werts. Der Strom, der einen Anstieg von 20 °C verursacht, ist nicht das Doppelte des Anstiegsstroms von 10 °C, sondern nur das 1,4-fache des Anstiegsstroms von 10 °C. Wenn wir den Anstiegsstrom von 10 °C verdoppeln, erhalten wir einen Anstieg von 40 °C, der sich unangenehm warm anfühlt.
Warum ein Board cool laufen lassen? Alle möglichen guten Gründe. Die Komponentenkühlung erfordert eine niedrige Umgebungstemperatur. Die Lebensdauer der Komponenten sinkt sehr schnell, wenn die Temperatur ansteigt. Der Spielraum für den Betrieb an warmen Orten (in einer Autokabine bei hellem Sonnenlicht) ist gut. Führen Sie beim Debuggen Ihren Finger über die Schaltung, um heiße Komponenten zu finden. Sie werden durch heiße Spuren verwirrt.
Es gibt keinen einzigen Grund, ein Board kühl laufen zu lassen, und keinen Grund, einen Anstieg um 10 °C gegenüber einem Anstieg um 20 °C zu wählen. Allerdings fühlen sich nur wenige Designer gehemmt, diese „Regel“ zu befolgen. Es ist selten das, was die Grenze setzt. Wenn wir uns in einem Grenzfall wiederfinden, in dem die Spezifikation nicht erreicht werden kann, indem wir uns an einen willkürlichen Temperaturanstieg halten, dann berechnen und testen wir alles, um zu sehen, welche Auswirkungen höhere Temperaturen auf Lebensdauer und Kühlung haben.
Laminares Kupfer wird nicht auf den spezifischen Widerstand getestet, da es unterschiedliche Temperaturbereiche entwickelt und einen nichtlinearen Verlauf des spezifischen Widerstands zeigt. solche Temperaturen werden angegeben, damit die maximale Temperatur die endgültige thermische Anpassung der Schichten erreicht und die ursprünglichen Leiterplattendiagramme für den sehr langfristigen Gebrauch übrig bleiben ...
Eiserner Adler