¿Puede una traza de alta corriente estar en las capas externa e interna al mismo tiempo?

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TL; DR: Los datos no sugieren de manera concluyente que puedas hacer esto, pero parece que vale la pena intentarlo.

Los datos de IPC-2152 (más en las respuestas a continuación) son intrigantes, pero no parecen decir de manera concluyente que lo que estoy proponiendo es posible. Sin embargo, dice que los rastros de la capa interna no tienen impedimentos térmicos: de hecho, parece que los rastros de la capa interna tienen menor resistencia térmica que sus contrapartes de la capa externa (al menos en el aire en calma).

Hagamos un cálculo rápido para ver cómo se desarrollaría esto, usando los siguientes parámetros

  • una pila común de 1oz / 0.5oz / 0.5oz / 1oz de 4 capas
  • 4 trazas del mismo tamaño de una anchura que da como resultado una resistencia de traza de 1 ohmio (grande, sí, lo sé) para las capas externas y 2 ohmios (ya que el espesor del cobre es la mitad) en las capas internas.
  • Un potencial de 10V a través de las huellas

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

En este caso, veríamos 10A en las capas externas y 5A en las capas internas. La disipación de potencia es entonces I ^ 2R, que es 100W (10A ^ 2 * 1 Ohm) en las trazas externas y 50W (5A ^ 2 * 2 Ohms) en las trazas internas.

Dado que sabemos que la conductividad térmica de las trazas internas es probable que no sea peor que las capas externas, parece que al menos vale la pena probar un diseño de 4 capas, ya que la principal preocupación (que los rastros internos se ejecutarán mucho más calientes que los rastros externos) no parece ser una preocupación.

=================================== EDICIÓN FINAL

Pregunta original:

Estoy haciendo algunos rastreos de alta corriente (40A continuos en el peor de los casos) en un PCB de 4 capas, y estoy tratando de reducir el consumo de espacio.

En el pasado, he tenido éxito con la duplicación de trazas: la mitad de la traza va en la capa superior y la otra mitad en la parte inferior. Por ejemplo, una traza de 1 "de ancho se convertiría en una traza de 0.5" en la parte inferior y una traza de 0.5 "en la parte superior.

Pero ¿qué pasa con las capas internas? En un tablero de 4 capas, ¿puedo hacer lo mismo en todas las 4 capas (por ejemplo, trazas de 4x 0,25 ", asumiendo que las 4 capas tienen el mismo peso de cobre)?

Mi intuición dice que no; las huellas internas son mucho peores al derramar calor, por lo que esto puede convertirse en un problema. Pero, de nuevo, el cobre tiene un coeficiente de temperatura positivo de resistividad, entonces ¿tal vez estas cosas se equilibren a un equilibrio?

Mi pregunta, en partes, es la siguiente:

  • ¿Puedo distribuir trazas de poder a través de capas externas e internas?

  • ¿Alguien ha hecho esto y ha tenido suerte / éxito?

  • ¿Las trazas de la capa interna tienen que ser más gruesas o más delgadas que las trazas de la capa externa?

pregunta PKL

2 respuestas

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Mi respuesta va a ser la opuesta a la de @NickAleeev.

En el pasado tuve preguntas similares sobre los límites actuales de rastreo y aquí están mis conclusiones. No he hecho pruebas reales para confirmar esto (todavía).

El estándar para la capacidad actual en una traza se estableció en un documento (IPC-2221) que es lo que usan muchas calculadoras en línea. El documento está viejo y desactualizado. El nuevo estándar es el IPC-2152. El IPC-2221 es conservador, y si puede ir por esa ruta, también podría ser lo mejor. Sin embargo, si está limitado en el espacio, entonces IPC-2152 le daría mejores resultados. Diferentes calculadoras le darán diferentes respuestas, según el estándar en el que se basen. Solo encontré dos calculadoras que usan IPC-2152 y cuando le pregunté a mi casa fabulosa, dijeron que no podían decirme.

También las capas internas mientras están intercaladas (en FR4) tienen una conductividad térmica mayor que la del aire. (El enlace de abajo va un poco más adentro). Disiparán el calor más a la superficie, y si tienes un plano sólido entre tu capa interna y la capa externa, tienes un sumidero bastante bueno para todo ese calor.

Eche un vistazo a una pregunta que hice en el pasado [ ¿cuál es el límite actual a través de una traza? ] probablemente puedas saltar al final de la pregunta y leer la respuesta.

Algunos consejos que obtuve de esto, fue simplemente construir una tabla falsa, inyectar tu corriente en un rastro y ver cómo reacciona. Todo el, esta tabla dice esto, esa tabla dice que, no puede superar un experimento que puede probar usted mismo.

    
respondido por el efox29
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[descargo de responsabilidad: no he hecho paralelización de trazas en capas internas. Estoy hablando sólo de sentido general. ]

Sí, puedes paralelizar trazas en capas internas.

Sí, los rastros en las capas internas son peores al disipar el calor. Si desea dividir la corriente de manera uniforme, las trazas internas deben ser más anchas que las trazas de la superficie. El cálculo en las cuentas estándar de IPC para eso. Si observa la calculadora de ancho de traza , notará que produce anchos de traza más grandes para interior que exterior.

Artículo relacionado de forma remota en PCD & F: Rastreo de relaciones de temperatura / corriente . Parcelas de simulación térmica.

    
respondido por el Nick Alexeev

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