Wie verbinde ich große Leiterbahnen mit Pads in der Leiterplatte?

Es gibt zwei Werte, um die Sie sich kümmern müssen: Spannungsabfall und Verlustleistung. Beide sind einfache Ohmsche Gesetze und Funktionen des Leiterbahnwiderstands.

Der Spurwiderstand ist ein Produkt aus seiner Querschnittsfläche und seiner Länge.

Reduzieren Sie die Länge und Sie reduzieren den Widerstand. Reduzieren Sie die Breite und Sie erhöhen den Widerstand.

So können Sie einen kürzeren Lauf mit einer schmaleren Spur haben und trotzdem mit der Strömung umgehen.

Die Formel zur Berechnung des Widerstands einer Leiterbahn lautet:

• $\rho$ist der spezifische Widerstand, der für Kupfer ist$1.68×10^{-8} \Omega/m$.
• A ist die Querschnittsfläche in m²
• l ist die Leiterbahnlänge in m
• $\alpha$ist der Temperaturkoeffizient, der für Kupfer 0,003862 bei 20 °C beträgt.
• $\Delta T$ist die Temperaturdifferenz von 20°C

Für eine 300 Tausend (7,62 mm) Spur bei 1 Unze, was einer Dicke von 0,0347 mm entspricht, wäre also ein rechteckiger Querschnitt

Durch das Ätzen und andere Faktoren wird es natürlich nicht so dick oder perfekt rechteckig sein, also reduzieren Sie das ein wenig - sagen wir der Einfachheit halber, es sind 0,0000002 m².

Dann haben Sie eine Spur, die 0,05 m lang ist (5 cm). Wie groß ist der Widerstand dieser Spur bei beispielsweise 23 °C?

Sobald Sie also den Widerstand haben und den Strom kennen, können Sie das einfache Ohmsche Gesetz darauf anwenden. Sagen Sie 15A, Ihr oberer Wert.

Die über dieser Spur abfallende Spannung ist

Die Verlustleistung wird

Jetzt können Sie also berechnen, wie hoch der Spannungsabfall und die Verlustleistung über Ihren kleinen Spuren sein würden, um zu sehen, ob es tolerierbar ist.

Es gibt auch verschiedene Tricks, die Sie anwenden können, um mit größeren Strömen umzugehen. Eine der gebräuchlichsten (und altmodischsten) ist es, die Spuren unmaskiert zu lassen und sie dann mit zusätzlichem Lot zu überfluten. Dadurch wird die Querschnittsfläche massiv vergrößert und der Widerstand reduziert. Sie können auch Galvanik verwenden, um ein ähnliches Ergebnis zu erzielen, obwohl dies erheblich schwieriger ist, insbesondere in nur einem kleinen Bereich der Platine.

Es können auch Drähte anstelle von (oder zusätzlich zu) Leiterbahnen verwendet werden.

Nebenbei sollten Sie auch prüfen, ob die Anschlüsse und die in Ihren Steckverbindern verwendeten Stifte für die Übertragung von bis zu 15 A geeignet sind.

Am Ende dreht sich alles um die Verlustleistung, die zu Wärme führt. Breitere Leiterbahnen reduzieren offensichtlich den Widerstand, verbessern die Wärmeableitung und sind somit optimal. Beachten Sie, dass der Leiterbahnwiderstand zwar eine Funktion von Breite und Länge ist, die Wärmeableitung jedoch ebenfalls. Eine doppelt so lange Leiterbahn kann den doppelten Leiterbahnwiderstand haben, aber sie kann auch etwa doppelt so viel Wärme abführen. Daher müssen Sie sich hauptsächlich darum kümmern, wie viel Temperaturerhöhung Sie tolerieren können.

-> Doppelte Leiterbahnlänge bedeutet insgesamt mehr Wärme, aber nicht mehr Wärme pro Leiterbahnlängeneinheit.

Berechnen Sie also, wie viel Temperaturerhöhung Sie sich leisten können, und halten Sie die Länge der dünnen Leiterbahnen so kurz wie möglich. Es gibt kein absolutes Minimum an sich.

So wie eine Kette nur so stark ist wie ihr schwächstes Glied, so ist die Strombelastbarkeit einer Leiterbahn nur so gut wie ihr dünnster Abschnitt . Bei dem von Ihnen bereitgestellten Beispiel handelt es sich um den 60-Tausend-Abschnitt . Obwohl das "zusätzliche" Kupfer, das durch den dickeren Abschnitt bereitgestellt wird, bei der Wärmeableitung hilft, tut es nichts für die Strombelastbarkeit der Leiterbahn. Die Zahl, die Sie für die Berechnungen verwenden sollten, sollte also 60 und nicht 300 Tausend sein. Wenn die 300-Tausend-Spur gut für 15 A ist, dann wäre die Probenspur nur für 15 A x (60/300) = 3 A gut .