Secara teori, keupayaan pembawaan arus PCB (Papan Litar Bercetak) ditentukan oleh luas keratan rentas jejak dan kenaikan suhu. Selain itu, luas keratan rentas jejak adalah berkadar terus dengan lebar jejak dan ketebalan kuprum. Jadi, timbul satu persoalan: adakah peraturan ini juga terpakai pada hubungan antara keupayaan pembawaan arus dan luas keratan rentas jejak, iaitu, adakah keupayaan pembawaan jejak berkadar terus dengan luas keratan rentasnya? Di bawah kenaikan suhu yang sama iaitu 10°C, jejak 10mil dengan berat kuprum 1oz mampu menahan arus maksimum 1amp dan kita yakin bahawa jejak 50mil mampu menahan arus yang lebih besar daripada 1amp. Jadi, berapakah sebenarnya arus maksimum yang boleh ditanggungnya, adakah 5amp berdasarkan pengiraan gandaan mudah? Sebenarnya ia jauh lebih rumit daripada itu. Menurut MIL-STD-275, kita diberitahu bahawa arus maksimum yang boleh ditanggung oleh jejak 50mil ialah 2.6amp.
|
Kenaikan suhu
|
10°C
|
20°C
|
30°C
|
|
Tembaga
|
0.5 auns |
1.0oz |
2.0oz |
0.5 auns |
1.0oz |
2.0oz |
0.5 auns |
1.0oz |
2.0oz |
|
Lebar jejak (inci)
|
Arus maksimum (amp) |
| 0.01 |
0.5 |
1.0 |
1.4 |
0.6 |
1.2 |
1.6 |
0.7 |
1.5 |
2.2 |
| 0.015 |
0.7 |
1.2 |
1.6 |
0.8 |
1.3 |
2.4 |
1.0 |
1.6 |
3.0 |
| 0.02 |
0.7 |
1.3 |
2.1 |
1.0 |
1.7 |
3.0 |
1.2 |
2.4 |
3.6 |
| 0.025 |
0.9 |
1.7 |
2.5 |
1.2 |
2.2 |
3.3 |
1.5 |
2.8 |
4.0 |
| 0.03 |
1.1 |
1.9 |
3.0 |
1.4 |
2.5 |
4.0 |
1.7 |
3.2 |
5.0 |
| 0.05 |
1.5 |
2.6 |
4.0 |
2.0 |
3.6 |
6.0 |
2.6 |
4.4 |
7.3 |
| 0.075 |
2.0 |
3.5 |
5.7 |
2.8 |
4.5 |
7.8 |
3.5 |
6.0 |
10.0 |
| 0.1 |
2.6 |
4.2 |
6.9 |
3.5 |
6.0 |
9.9 |
4.3 |
7.5 |
12.5 |
| 0.2 |
4.2 |
7.0 |
11.5 |
6.0 |
10.0 |
11.0 |
7.5 |
13.0 |
20.5 |
| 0.25 |
5.0 |
8.3 |
12.3 |
7.2 |
12.3 |
20.0 |
9.0 |
15.0 |
24.0 |
Walau bagaimanapun, jadual di atas telah digantikan secara beransur-ansur oleh IPC-2221 Standard Generik mengenai Reka Bentuk Papan Litar Bercetak sebagai rujukan berdasarkan yang mana satupapan litar bercetakdireka dengan tepat.
Unit Pengukuran Ketebalan Tembaga
Sebelum perbincangan sebenar, adalah perlu untuk menyemak di wiki tentang satu unit yang digunakan bagi ketebalan kuprum, iaitu ounce (oz). Ia secara umumnya diterima sebagai unit untuk pengukuran berat tetapi dalam reka bentuk papan litar, ia telah digunakan untuk pengukuran ketebalan kuprum. Apabila melibatkan penukaran ketebalan kuprum mengikut ounce, beberapa peraturan perlu diingat. Oleh kerana spesifikasi kuprum diukur mengikut berat kuprum per kaki persegi, 1oz yang biasanya disebut sebenarnya merujuk kepada fakta bahawa setiap kaki persegi kuprum ini adalah 1oz dari segi berat. Dalam keadaan sedemikian, semakin tebal kuprum, semakin berat ia kerana berat kuprum berkadar terus dengan ketebalannya. Hasilnya, ketebalan kuprum boleh diwakili oleh unit berat, ounce. Selain itu, ounce juga boleh ditukarkan kepada unit milimeter atau mil. Beberapa penukaran biasa disenaraikan di bawah:
0.5oz = 0.0007inci = 0.7mil = 0.018mm
1.0oz = 0.0014inci = 1.4mil = 0.035mm
2.0oz = 0.0034inci = 2.8mil = 0.070mm
Hubungan antara Luas Keratan Rentas Kerajang Tembaga PCB dengan Kapasiti Arus Maksimum dan Kenaikan Suhu
Berdasarkan penjelasan Seksyen 6.2 dalam IPC-2221, iaitu Keperluan Bahan Konduktif, keupayaan membawa arus boleh diklasifikasikan lagi kepada dua jenis: konduktor dalaman dan konduktor luaran. Keupayaan maksimum membawa arus bagi konduktor dalaman ditakrifkan sebagai separuh daripada konduktor luaran. Jadual 6-4 dalam IPC-2221 menunjukkan hubungan antara luas keratan rentas kerajang kuprum, kenaikan suhu dan keupayaan maksimum membawa arus antara konduktor luaran dan konduktor dalaman.
Selain itu, satu formula ringkas telah dirumuskan berdasarkan jadual di atas:Saya= KΔT0.44A0.75
Dalam formula ini, K ialah faktor pembetulan. Ia bersamaan dengan 0.024 bagi konduktor dalaman dan 0.048 bagi konduktor luaran. ΔT ialah perbezaan suhu maksimum, yang menunjukkan perbezaan suhu antara kuprum pemanas dan suhu persekitaran dengan unitnya dalam darjah Celsius (°C). A merujuk kepada luas keratan rentas jejak kuprum dengan unitnya dalam mil persegi (mil²).Sayamerujuk kepada keupayaan pembawaan arus semasa dengan unitnya iaitu ampere (Amp).
Disebabkan oleh perkembangan teknologi elektronik, beberapa kalkulator lebar jejak dalam talian tersedia untuk pereka papan litar. Ia merupakan alat yang sangat berguna kerana sebaik sahaja arus yang dikehendaki dan berat kuprum diisi, lebar jejak yang sepadan bagi konduktor dalaman dan konduktor luaran akan diberikan.Kalkulator Lebar Jejak PCBdanKalkulator Lebar Jejak PCB ANSI IPC-2221Atermasuk dalam alat yang baru sahaja diperkenalkan.
Elemen yang Menentukan Keupayaan Pengaliran Arus Maksimum
Walaupun formula ringkas boleh digunakan secara langsung untuk mengira keupayaan arus bawaan maksimum, kes praktikal tidaklah begitu mudah dan terus. Ini kerana selain daripada luas keratan rentas dan kenaikan suhu, keupayaan arus bawaan jejak juga bergantung pada unsur lain seperti bilangan komponen, pad dan via.
Untuk jejak dengan banyak pad yang diedarkan, jejak bersalut timah akan menunjukkan kapasiti yang jauh lebih tinggi berbanding jejak biasa. Bukanlah sesuatu yang jarang berlaku apabila jurutera menemui papan litar di mana sesetengah jejak di antara pad terbakar apabila arus besar mengalir melaluinya. Punca kepada tragedi sebegini terletak pada jumlah pes pateri yang terlalu banyak pada komponen atau pin sehingga menyebabkan peningkatan luas keratan rentas, sedangkan tiada pengubahsuaian berlaku pada jejak di antara pad. Akibatnya, sebaik sahaja kuasa dihidupkan atau pengubahsuaian tertib dilakukan pada jejak, adalah berkemungkinan berlakunya lonjakan surjan sementara yang sangat besar atau malah pembakaran jejak di antara pad.
Salah satu penyelesaian bagi isu ini terletak pada pembesaran lebar jejak. Apabila jejak tidak dibenarkan untuk dilebarkan, topeng pateri boleh digunakan pada jejak yang cenderung terbakar dan pes pateri harus dicetak dalamSMT (Teknologi Pemasangan Permukaan)prosedur. Selepas pematerian reflow, lebar jejak akan meningkat supaya keupayaan pengaliran arus juga akan meningkat.
Dalam satu perkataan, walaupun keupayaan pengaliran arus jejak PCB boleh diperoleh melalui jadual yang disediakan oleh IPC atau melalui satu formula, ia hanya terpakai untuk pengiraan jejak lurus. Namun begitu, pencemaran habuk atau bahan cemar perlu dipertimbangkan dengan teliti dalam proses fabrikasi atau pemasangan litar bercetak sebenar kerana pencemaran berkemungkinan menyebabkan sebahagian jejak terputus. Oleh itu, apabila kita mereka bentuk keupayaan pengaliran arus maksimum dengan mana-mana kaedah, satu faktor keselamatan perlu ditambah bagi mengelakkan berlakunya masalah beban lampau.
Selain itu, perhatian khusus perlu diberikan kepada jejak yang membelok. Jika sudut tajam wujud pada jejak, pemindahan yang tidak lancar mungkin berlaku, yang mungkin hanya memberi sedikit pengaruh pada arus kecil atau jejak dengan lebar yang tinggi. Namun apabila melibatkan kapasiti pengaliran arus yang rendah, masalah mungkin akan timbul.
Kapasiti pengaliran arus PCB ialah sesuatu yang perlu dipertimbangkan semasa mereka bentuk papan litar yang berkesan dan boleh dipercayai. Namun begitu, pengiraan teori sahaja mungkin tidak memadai untuk membuat keputusan yang berkesan apabila dilaksanakan dalam senario praktikal. Oleh sebab itu, penggunaan piawaian industri seperti IPC-2221 adalah perlu supaya PCB anda berfungsi seperti yang direka di bawah keadaan operasi sebenar.
Untuk memastikan reka bentuk PCB anda menangani cabaran ini dengan baik, pertimbangkan untuk bekerjasama dengan PCBCart. Kami pakar dalam menyediakan perkhidmatan pembuatan PCB berkualiti yang selaras dengan piawaian jaminan dan prestasi masa kini. Dapatkan sebut harga percuma hari ini dan bina asas kukuh untuk projek anda yang seterusnya!
Dapatkan Sebut Harga PCB Anda Sekarang
Sumber yang Berguna
•Perkhidmatan Fabrikasi PCB Tembaga Tebal
•Panduan Pemilihan Bahan PCB dalam PCBCart
•Panduan Mendapatkan Harga Fabrikasi PCB dalam Beberapa Saat
•PCB Piawaian Berkualiti Tinggi dengan Pengalaman Lebih 20 Tahun | PCBCart
