PCB過孔大小對通流的影響

再把大家回答上期問題的匯總表發一下,因為從閱讀量上來看,答題文章的關注度總是差一點,也是為了讓大家看到行業對這個問題的一些觀點:

我們先用Saturn的工具來算一下過孔的載流,還是採用IPC2152修正後的規範。

【PCB參數計算神器】Saturn PCB Design Toolkit Version 7.02下載

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,我還是決定採納那位朋友的意見,按照WorstCase為0.7mil的孔壁鍍銅厚度來進行評估。我們的工藝先生東哥已經摩拳擦掌了,下期就是他的關於電鍍厚度的文章,會討論表層銅箔電鍍厚度及孔壁鍍銅厚度,敬請期待。

設置如上圖的參數之後,我們分別對過孔載流做了計算,總結如下表:

對上面表格,我的一些分析:

1、12mil的孔可以安全承載1.2A左右電流,比行業里普遍認可的0.5A要寬鬆;

2、更大的16mil、20mil甚至24mil的孔,在載流上優勢並不明顯,也就是很多人回答說並不是線性增加。

所以我個人會比較推薦使用10~12mil的孔來承載電流,效率更高,也更方便設計。那麼,是不是知道這個過孔載流數據,然後就可以安全的進行設計了呢?我們來看看一些模擬的案例:

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。但是實際上電流並沒有你想像的聽話,並不是在20個過孔裡面平均分配的。簡單的DC模擬,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,這個設計可能最終並不會有太大風險。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、數量都有關係的,萬一某個過孔走了3A甚至4A的電流呢?並且這時候你打25個或者30個過孔,只要沒有在電流的關鍵位置,提供的幫助並不會很大。原因就還是那句話:電流沒有你想像的聽話。

這個結論在確定銅皮寬度時也是成立的。我們從很多的模擬結果都能發現,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,電流也並不會平均分配。由於文章篇幅的關係,沒法放太多的案例,如果大家感興趣,可以在微信後台聯繫高速先生小編。只要回復的人比較多,我們可以加一篇文章討論這個問題。

所以上期的問題答覆,我給大家都扣了1分,原因就是: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模擬軟體來進行評估。

幫Sigrity的POWERDC或者類似的軟體打個廣告哈(不知道可不可以要求廣告費呢^-^)。直流壓降類的模擬,演算法不複雜,設置也簡單,模擬結果比較準確,對大電流的設計幫助非常大. PCB設計工程師或者硬體工程師開始接觸模擬的入門必備工具哈。
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