PCB走线载流能力-揭秘一

摘要:
PCB布线的载流能力受到温度升高的限制。因此,要确定其载流能力,必须了解电流和温升之间的关系。事实上,除了上述因素之外,目前使用的PCB布线的载流容量数据是在直流条件下获得的。没有分析瞬态和交流条件下PCB布线的载流能力。PCB温升响应的时间常数关系如下所示:因此,如果瞬态电流的持续时间相对于PCB的时间常数非常短,则PCB的温升与交流电流的频率有关,影响PCB温升的附加因素为0。

像其他导体一样,PCB走线的载流能力受温升的限制。因此决定其载流能力就需要知道电流和温升之间的关系。大多数人使用的是IPC标准。对于表层走线,关系式见下:

PCB走线载流能力-揭秘一第1张                       

其中ΔT为温升,A为走线横截面积。内层走线的载流能力是在表层数据的基础上降额50%。

实际上影响PCB走线载流能力的因素除了上述因素,还与PCB的尺寸,布线的密度,地层电源层的分布和系统冷却措施有关。所以如果没有清楚认识到这些因素的影响,在使用IPC数据时就应该谨慎。

目前使用的PCB走线载流能力的数据都是在直流情况下获得的。没有分析瞬态和交流情况下PCB走线的载流能力。

对于瞬态电流:PCB温升响应的时间常数关系式见下:其中ρ为密度, 为比热容,h为PCB板厚度, 代表热交换系数。典型PCB的热交换系数为100s。所以如果瞬态电流持续时间相对PCB的时间常数很短的话,就对PCB的温升影响很小。一般的冲击电流持续时间很短,在us-ns的数量级,所以可以忽略不计。

PCB走线载流能力-揭秘一第2张 

对于交流电流:这儿涉及到很复杂的理论推导。结论是,PCB的温升与交变电流的频率有关,当频率大于1HZ的时候,对PCB温升影响的附加因子为0。此时PCB的温升由交变电流的平方均值决定。当然如果交变电流的频率小于1HZ时候,附加因子在0-1之间。如下图。

PCB走线载流能力-揭秘一第3张 

一般来说交变电流的频率都是远远大于1HZ的,所以综合考虑,对于交变电流,PCB的温升是由AC 电流的平方均值决定的。然后再利用直流分析的来决定PCB 走线的尺寸。

                                             PCB走线载流能力-揭秘一第4张             

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