我們先用Saturn的工具來算一下過孔的載流,還是采用IPC2152修正后的規范。
鍍銅厚度IPC2級或者IPC3級標準一般為0.8mil到1mil,我本來的計劃是使用較小的0.8mil。上周五周六的高速先生培訓,有朋友提出極限情況下,過孔孔壁的鍍銅厚度可能上下寬,中間窄,所以最窄的地方極限可能是0.7mil。
雖然我覺得一個好的板廠,還是能滿足至少0.8mil的孔壁鍍銅厚度。不過在這篇文章,我還是決定采納那位朋友的意見,按照The Worst Case為0.7mil的孔壁鍍銅厚度來進行評估。
對上面表格,我的一些分析:
1、12mil的孔徑可以安全承載1.2A左右電流,比行業里普遍認可的0.5A要寬松;
2、更大的16mil、20mil甚至24mil的孔徑,在載流上優勢并不明顯,也就是很多人回答說并不是線性增加。
所以我個人會比較推薦使用10~12mil的孔徑來承載電流,效率更高,也更方便設計。那么,是不是知道這個過孔載流數據,然后就可以安全的進行設計了呢?我們來看看一些仿真的案例:
20A電流,打了20個12mil過孔,按照每個孔承載1.2A來計算,感覺非常安全。但是實際上電流并沒有你想象的聽話,并不是在20個過孔里面平均分配的。簡單的DC仿真,就可以看到過孔電流的情況。有些過孔走了2.4A的電流,有些才200mA。當然,這個設計可能最終并不會有太大風險。因為12mil的過孔在溫升30度的時候是可以承載2A以上電流的。但是,如果不均勻性進一步放大呢?這個是和你電流的通道,過孔的分布、數量都有關系的,萬一某個過孔走了3A甚至4A的電流呢?并且這時候你打25個或者30個過孔,只要沒有在電流的關鍵位置,提供的幫助并不會很大。原因就還是那句話:電流沒有你想象的聽話。
這個結論在確定銅皮寬度時也是成立的。我們從很多的仿真結果都能發現,當大電流設計在一層銅皮不夠用的情況下,多增加一層來走電流,電流也并不會平均分配。由于文章篇幅的關系,沒法放太多的案例,如果大家感興趣,可以在微信后臺聯系高速先生小編。在電流達到20A這個量級或者更大時,常規的通過經驗或者公式計算的銅皮載流和過孔載流,都存在風險。最有效的方式就是通過DC仿真軟件來進行評估。
幫Sigrity的POWERDC或者類似的軟件打個廣告哈:直流壓降類的仿真,算法不復雜,設置也簡單,仿真結果比較準確,對大電流的設計幫助非常大。PCB設計工程師或者硬件工程師開始接觸仿真的入門必備工具哈。
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