¿Cuál es el aumento de temperatura adecuado para las trazas de PCB?

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Estoy diseñando una PCB para un relé de 10A y estoy tratando de determinar cuál debe ser el ancho del trazado.

De acuerdo con esta calculadora de ancho de traza , los factores más importantes en el ancho son el espesor del cobre, la corriente máxima , y el aumento de la temperatura. Me gustaría usar 1 oz para el espesor del cobre, ya que eso hace que el PCB sea más barato, por lo que la temperatura aumenta como la variable más deseable para cambiar.

Usando la calculadora anterior con estos ajustes:

Current: 10 amps
Thickness: 1 oz/ft^2
Temperature Rise: 10 C
Trace Length: 1 in

El ancho de traza calculado es 283 mils, que es demasiado ancho.

Si cambio el aumento de temperatura a 100 C, el ancho de traza calculado es de 70 milésimas de pulgada, lo que no es malo en absoluto. Sin embargo, no sé qué tipo de aumento de temperatura es aceptable. ¿Cómo puedo determinar esto?

    
pregunta Nate

3 respuestas

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El aumento de la temperatura es algo que debe tener en cuenta, pero generalmente la resistencia y la caída de voltaje resultante a plena corriente han sido los factores limitantes cuando he pasado por esto. Dicho esto, 100 ° C es un gran aumento de la temperatura. Eso no es suficiente para ser un problema para una traza de cobre en una placa FR4 por sí sola, pero eso va a afectar la temperatura ambiente aparente para los componentes cercanos.

Si tiene ese aumento de temperatura, está disipando una gran cantidad de energía en la traza, lo que significa una pérdida de energía en su sistema. Una vez más, la primera preocupación debe ser cuánta caída de voltaje puede tolerar. Una vez que llegue a niveles aceptables, el aumento de temperatura suele ser lo suficientemente bajo.

También considere que 2 onzas de cobre y más está ampliamente disponible. El costo adicional de especificar 2 oz de cobre para las capas externas puede ser menor que hacer que la tabla sea más grande o lidiar con la caída de calor o voltaje. 2 onzas en las capas externas no suelen agregar mucho costo. Si une un rastro en ambas capas exteriores, tiene 4 veces la sección transversal de cobre que para un solo rastro de 1 oz de espesor. Si solo hay una o dos trazas en un diseño de corriente baja, puede dejar la máscara de soldadura fuera de la traza y tener un cable de cobre soldado sobre la traza. En realidad, hay bares de autobuses destinados a esto. Sin embargo, tenga en cuenta el costo de fabricación. El cobre de 2 oz puede comenzar a parecerse a la opción barata cuando considera el costo total de las alternativas.

Nuevamente, observe todas las opciones y todos los criterios para decidir el ancho del trazado. No solo se centre en el aumento de la temperatura, o suponga que el cobre más grueso es más caro una vez que se considera todo el sistema.

    
respondido por el Olin Lathrop
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El número que necesita se llama "MOT" (temperatura de funcionamiento máxima) para el laminado que tiene en mente. También necesita saber cuál será la temperatura interna en su producto (incluido el calor que se agrega a las conexiones del relé). Para que FR-4 mantenga propiedades eléctricas , esto podría ser de 130 ° C (un poco más alto para mecánicos). propiedades). Si la temperatura máxima en las proximidades de su PCB no supera los 60 ° C, podría permitir un aumento de 70 ° C. Para FR-2, podría ser de 105 ° C, por lo que el límite podría ser un aumento de 35 ° C.

Una práctica más habitual es permitir que 20-30 ° C evite que el PCB se descolore y se debilite con el tiempo y puede haber problemas con la vida útil de los componentes si agrega demasiado calor. Es posible que las aprobaciones de UL se compliquen con temperaturas internas que superan los 105 ° C.

Hay algunos laminados muy agradables para temperaturas más altas con Tg = 170 ° C disponibles, y un MOT proporcionalmente más alto, pero es más barato usar 2 oz de cobre.

Otras opciones son retirar la máscara de soldadura y colocar en paralelo los conductores con la soldadura (suponiendo que la soldadura por onda), o soldar un cable de puente en lugar de, o en paralelo, al conductor. Si puede mantener los conductores cortos en longitud, la mayor parte del calor se hundirá de los pines. Mire el diseño de cualquier fuente de alimentación de PC para obtener ideas, casi cada centavo ha sido atrapado en su diseño.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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100C es una gran cantidad de calor y energía desperdiciada. Como cliente, no aceptaría un producto que estuviera tan caliente en sus cables (rastros).

Yo diría que 50-75C sería una cantidad MÁXIMA aceptable para mí. (Pero aun así no estaría feliz). ¿Tienes otras opciones? Como dijo Olin, si estás creando calor, tienes resistencia y desperdicias mucha energía sin hacer nada útil.

    
respondido por el Matt M

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