Що пояснює загальну думку про обмеження підвищення температури сліду PCB до 5/10/20 ° C?

Вирішуючи про товщину сліду, необхідного для перенесення певної кількості струму на друковану плату, відповідь залежить від того, наскільки підвищення температури ви готові прийняти. Це призводить дизайнера до складної ситуації, намагаючись вирішити, наскільки розумне підвищення температури. Загальні правила - не допускати підвищення температури на більш ніж 5 ° C, 10 ° C або 20 ° C, залежно від того, наскільки ви хочете бути консервативними. Ці показники здаються надзвичайно малими порівняно з максимальним підвищенням температури силових транзисторів, ІС, резисторів потужності або інших компонентів, що розсіюють тепло, і може становити 60 + ° С. Які міркування за цими цифрами?

Можливі причини, про які я думав:

• Максимальна температура матеріалів ПХБ. Для більшості матеріалів типу FR4 це близько 130 ° C. Навіть якщо враховувати дуже консервативну температуру навколишнього середовища (всередині шасі) 65 ° C, це все одно дозволить підвищити температуру ще на 65 ° C.
• Допускається подальше підвищення температури компонентів. Якщо, наприклад, SMT MOSFET збирався спостерігати підвищення температури на 80 ° C, ви не хотіли б запускати його на 40 ° C над навколишнім середовищем через температуру оточуючої друкованої плати. Однак, це здається занадто ситуаційним, щоб прийняти правило. Наприклад, у випадку теплопровідного MOSFET, що надходить через тепло, тепловий потік вгору відводи - це частина теплового потоку, що виходить через тепловідвід, тому температура ПХБ не повинна бути головною проблемою. Навіть у частинах SMT у мене може бути тонкий слід, який розсіює багато тепла протягом більшої частини його довжини, але потім розширює цей слід, перш ніж він досягне компонента.
• Термічне розширення матеріалів ПХБ. У міру нагрівання друкованої плати матеріали розширюватимуться. Якщо різні частини друкованої плати піддаються різній кількості тепла, це може спричинити згинання плати, що може тріснути з'єднання пайки. Однак, враховуючи, що ПХБ регулярно піддаються більш високим перепадам температур, ніж це через розсіювання потужності в компонентах, встановлених на них, це не здається відповіддю.
• Застарілі стандарти. Можливо, межі 5/10/20 ° C були придумані ще багато років тому і більше не застосовуються до сучасних матеріалів на друкованій платі, але всі продовжували їх дотримуватися, не замислюючись над цим. Наприклад, можливо, старі матеріали фенольної дошки були менш терпимими до тепла, ніж сучасні склопластики.

Якщо поставити питання іншим способом, скажіть, що я вважаю, що підвищення температури на 20 ° C занадто обмежує для моєї конструкції. Якщо замість цього я вирішу дозволити підвищення температури на 40 ° C, чи можу я зіткнутися з короткотерміновими або довгостроковими проблемами надійності?

Бонус вказує на будь-кого, хто може навести стандарти, які дають міркування щодо чисел, або мають історичні докази того, чому саме ці цифри були вибрані.

Багато питань входить у розробку ширини сліду PCB, включаючи підвищення температури для струму. Інші - це падіння напруги, імпеданс, здатність плати PCB, вартість, щільність упаковки.

Однак підвищення температури справедливо є однією із специфікацій "не перевищувати".

Найголовніше правило - це саме те, чого слід дотримуватися більшу частину часу. Ви завжди зможете знайти крайові випадки, коли дозволено більш високий підйом, якщо робити ретельні розрахунки.

Частина переваги великого правила полягає в тому, що якщо ви дотримуєтесь цього, ваші обчислення не повинні бути надто обережними, у цьому правилі вже є велика помилка.

Особливістю підвищення температури є те, що вона пропорційна струму в квадраті, а не тільки струму. Це зменшує важливість вибору одного конкретного значення. Струм, що призводить до підйому 20C, не вдвічі більше струму підйому на 10C, це лише 1,4x струму підйому 10C. Якщо подвоїти струм підйому на 10С, ми отримаємо підйом 40С, який починає відчувати себе незручно тепло.

Навіщо керувати дошкою круто? Всілякі вагомі причини. Охолодження компонентів вимагає низької температури навколишнього середовища. При підвищенні температури термін служби компонентів падає дуже швидко. Резерв для роботи в теплих місцях (всередині автомобільної кабіни при яскравому сонячному світлі) хороший. Налагодження, проведіть пальцем по ланцюгу, щоб знайти смачні компоненти, вас заплутають гарячі сліди.

Немає жодної причини вбивці запускати плату класно, і немає жодної причини вибрати 10C підйом проти 20C підйому. Однак мало хто з дизайнерів відчуває гальмування, дотримуючись цього «правила». Рідко ця річ встановлює межу. Якщо ми опинимось у якомусь кутовому випадку, коли специфікацію неможливо досягти, дотримуючись якоїсь довільної цифри підвищення температури, то ми обчислюємо і тестуємо чорт із усього, щоб побачити, який вплив на життя та охолодження більш високих температур спричинить.

ламінарна мідь не перевірена на питомий опір, оскільки вона розвиває різні температурні діапазони, вона покаже нелінійний курс опору. такі температури вказані для того, щоб максимальна температура домоглася остаточної теплової адекватності шарів, залишаючи оригінальні схеми друкованих плат на дуже тривале використання ...