อะไรคือเหตุผลที่อยู่เบื้องหลังความรู้ทั่วไปของการ จำกัด การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของ PCB trace ที่ 5/10/20 ° C?

เมื่อตัดสินใจเกี่ยวกับความหนาของร่องรอยที่ต้องใช้ในการไหลของกระแสไฟฟ้าบน PCB จำนวนหนึ่งคำตอบนั้นขึ้นอยู่กับว่าคุณเต็มใจที่จะเพิ่มอุณหภูมิเท่าไร สิ่งนี้นำไปสู่นักออกแบบในสถานการณ์ที่ยากลำบากของการพยายามตัดสินใจว่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนั้นสมเหตุสมผลหรือไม่ กฎทั่วไปของหัวแม่มือคืออนุญาตให้เพิ่มอุณหภูมิไม่เกิน 5 ° C, 10 ° C หรือ 20 ° C ขึ้นอยู่กับวิธีอนุรักษ์นิยมที่คุณต้องการ ตัวเลขเหล่านี้ดูเหมือนจะเล็กมากเมื่อเทียบกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิสูงสุดของทรานซิสเตอร์พลังงานไอซีตัวต้านทานพลังงานหรือส่วนประกอบการกระจายความร้อนอื่น ๆ ซึ่งอาจเป็น 60 + ° C เหตุผลที่อยู่เบื้องหลังตัวเลขเหล่านี้คืออะไร?

สาเหตุที่เป็นไปได้ที่ฉันเคยคิดถึง:

• อุณหภูมิสูงสุดของวัสดุ PCB สำหรับวัสดุประเภท FR4 ส่วนใหญ่จะอยู่ที่ประมาณ 130 ° C แม้จะอนุญาตให้มีอุณหภูมิแวดล้อมแบบอนุรักษ์นิยมมาก (ภายใน chassic) ที่ 65 ° C แต่ก็ยังอนุญาตให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีก 65 ° C
• ช่วยให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นของส่วนประกอบ หาก SMT MOSFET กำลังจะเห็นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่ 80 ° C คุณไม่ต้องการที่จะเริ่มต้นที่ 40 ° C ที่สูงกว่าโดยรอบเนื่องจากอุณหภูมิของ PCB โดยรอบ อย่างไรก็ตามนี่ดูเหมือนว่าจะเป็นสถานการณ์เฉพาะเกินไปที่จะกำหนดให้เป็นกฎง่ายๆ ในกรณีของความร้อนที่จมลงผ่านรู MOSFET ความร้อนที่ไหลขึ้นสู่ตัวนำจะเป็นส่วนหนึ่งของความร้อนที่ไหลผ่านฮีตซิงก์ดังนั้นอุณหภูมิ PCB ไม่ควรเป็นประเด็นสำคัญ แม้จะมีชิ้นส่วน SMT ฉันก็สามารถมีรอยบาง ๆ ซึ่งจะสลายความร้อนจำนวนมากสำหรับความยาวส่วนใหญ่ แต่จากนั้นก็ขยายการติดตามนั้นก่อนที่จะถึงส่วนประกอบ
• การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุ PCB เมื่อ PCB ร้อนขึ้นวัสดุจะขยายตัว หากส่วนต่าง ๆ ของ PCB สัมผัสกับปริมาณความร้อนที่แตกต่างกันอาจทำให้เกิดการงอของบอร์ดซึ่งอาจทำให้รอยต่อประสานแตก อย่างไรก็ตามเนื่องจาก PCBs มีการสัมผัสกับความแตกต่างของอุณหภูมิที่สูงกว่านี้เป็นประจำเนื่องจากการกระจายพลังงานในส่วนประกอบที่ติดตั้งอยู่กับพวกมันสิ่งนี้ดูเหมือนจะไม่เป็นคำตอบ
• มาตรฐานที่ล้าสมัย บางทีข้อ จำกัด 5/10/20 ° C นั้นถูกคิดมาหลายปีแล้วและไม่ได้ใช้กับวัสดุ PCB ที่ทันสมัยอีกต่อไป แต่ทุกคนก็ติดตามพวกมันต่อไปโดยไม่คิดถึงมัน ตัวอย่างเช่นวัสดุฟีนอลิกบอร์ดเก่าอาจทนความร้อนน้อยกว่าไฟเบอร์กลาสสมัยใหม่

ในการตั้งคำถามอีกวิธีหนึ่งบอกว่าฉันพบว่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 20 ° C นั้น จำกัด การออกแบบของฉันมากเกินไป หากฉันตัดสินใจที่จะอนุญาตให้เพิ่มอุณหภูมิ 40 ° C แทนฉันน่าจะพบปัญหาความน่าเชื่อถือระยะสั้นหรือระยะยาวหรือไม่

คะแนนโบนัสให้กับทุกคนที่สามารถอ้างอิงมาตรฐานที่ให้เหตุผลกับตัวเลขหรือผู้ที่มีหลักฐานทางประวัติศาสตร์ว่าทำไมเลือกตัวเลขเหล่านั้น

มีหลายสิ่งที่ออกแบบความกว้างของรอย PCB รวมถึงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นสำหรับกระแส อื่น ๆ ได้แก่ แรงดันตก, ความต้านทาน, ความสามารถของ PCB fab, ราคา, ความหนาแน่นของการบรรจุ

อย่างไรก็ตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอย่างถูกต้องเป็นหนึ่งในข้อกำหนด 'ไม่เกิน'

กฎง่ายๆคือสิ่งที่คุณควรทำตามเวลาส่วนใหญ่ คุณจะสามารถค้นหาขอบคดีที่อนุญาตให้เพิ่มขึ้นได้สูงหากคุณทำการคำนวณอย่างระมัดระวัง

ส่วนหนึ่งของประโยชน์ของกฏง่ายๆคือถ้าคุณทำตามการคำนวณของคุณไม่ต้องระวังมากเกินไปมีข้อผิดพลาดใหญ่อยู่ในกฎแล้ว

ลักษณะเฉพาะของการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิคือสัดส่วนของกำลังสองกำลังสองไม่ใช่กระแสไฟฟ้า สิ่งนี้จะลดความสำคัญของการเลือกค่าหนึ่งค่า กระแสที่เพิ่มขึ้น 20C ไม่ได้เป็นสองเท่าของกระแสเพิ่มขึ้น 10C แต่มันเพิ่มขึ้นเพียง 1.4 เท่าของ 10C ในปัจจุบัน ถ้าเราเพิ่มกระแส 10C เป็นสองเท่าเราจะเพิ่มขึ้น 40C ซึ่งเริ่มรู้สึกอบอุ่นอย่างไม่สบายใจ

ทำไมต้องเล่นบอร์ด เหตุผลดีๆมากมาย การทำความเย็นชิ้นส่วนต้องใช้สภาพแวดล้อมที่ต่ำ อายุการใช้งานของชิ้นส่วนลดลงอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ระยะขอบสำหรับการปฏิบัติการในสถานที่อบอุ่น (ภายในห้องโดยสารในรถยนต์ที่มีแสงแดดจ้า) เป็นสิ่งที่ดี การแก้จุดบกพร่องใช้นิ้วของคุณไปที่วงจรเพื่อค้นหาส่วนประกอบที่น่าสนใจคุณจะสับสนกับร่องรอยร้อนแรง

ไม่มีเหตุผลนักฆ่าคนใดที่จะต้องเล่นบอร์ดเด็ดและไม่มีเหตุผลใดที่จะเลือกการเพิ่มขึ้นของ 10C กับการเพิ่มขึ้นของ 20C อย่างไรก็ตามนักออกแบบบางคนรู้สึกถูกยับยั้งโดยทำตาม 'กฎ' นี้ มันไม่ค่อยเป็นสิ่งที่กำหนดวงเงิน หากเราพบว่าตัวเองอยู่ในมุมที่ไม่สามารถทำสเปคได้โดยการติดกับตัวเลขอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นโดยพลการเราจะคำนวณและทดสอบ heck จากทุกอย่างเพื่อดูว่ามีผลกระทบต่อชีวิตและอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะเย็นลง

ทองแดงลามินาร์ไม่ได้ถูกเตรียมไว้สำหรับความต้านทานเนื่องจากมันพัฒนาช่วงอุณหภูมิที่แตกต่างกัน อุณหภูมิดังกล่าวได้ถูกจัดเรียงตามลำดับเพื่อให้อุณหภูมิสูงสุดได้รับความเพียงพอในการระบายความร้อนขั้นสุดท้ายของชั้นออกจากแผนภาพ pcb ดั้งเดิมสำหรับการใช้งานในระยะยาว ...