PCB設計における線幅とスルーホールの銅箔配置に関するいくつかの経験

PCB設計における線幅とスルーホールの銅箔配置に関するいくつかの経験

最初に、配線の知識を少しだけお伝えし (転送ではなく、すべて私の努力です)、実際の状況について説明します。 しばらくお待ちください。

PCB を描画するときの一般的な常識、つまり、太い線 (50mil 以上など) は高電流の場所に使用でき、細い線 (10mil など) は低電流の信号に使用できます。 一部の電気機械制御システムでは、配線を流れる瞬時電流が 100A を超える場合があります。 この場合、細いワイヤーには間違いなく問題があります。 基本的な経験値は 10A/mm2 です。つまり、断面積 1mm2 の配線を安全に通過できる電流値は 10A です。 線幅が細すぎると大電流が流れると線が焼けてしまいます。 もちろん、電流が燃え尽きたときのエネルギー式も従わなければなりません: Q=I * I * t. たとえば、10 A ラインの場合、100 A の電流バリが突然現れ、その持続時間は US レベルです。 そうすれば、30 ミルのワイヤは確実に耐えることができます。 （このとき、もうひとつ問題が発生？ワイヤの浮遊インダクタンス。このバリは、このインダクタンスの影響で強い逆起電力を発生させ、他のデバイスに損傷を与える可能性があります。ワイヤが細く、長くなるほど、浮遊インダクタンスは大きくなります。 したがって、実際にはワイヤの長さを考慮する必要があります。)

一般的な PCB 描画ソフトウェアには、多くの場合、デバイス ピンのビア パッドの銅コーティングにいくつかのオプションがあります。直角スポーク、45 度角スポーク、および直線配置です。 それらの違いは何ですか？ 初心者は通常、それについてあまり気にしません。 ランダムに1つだけ選択してください。 美しい。 実際にはありません。 主な考慮事項は 2 つあります。1 つ目は、熱の放散が速すぎないようにすること、2 つ目は、過電流能力を考慮することです。

直置きの特徴は、パッドの過電流耐量が強いことです。 この方法は、高電力回路のデバイス ピンに使用する必要があります。 同時に、その熱伝導率も非常に強力です。 その動作はデバイスの熱放散には有益ですが、回路基板のはんだにとっては問題です。パッドが急速に加熱され、スズを吊るすのが容易ではないためです。 多くの場合、より大きなワット数のはんだごてとより高い溶接温度が必要になるため、生産効率が低下します。 直角スポークと45角スポークを使用すると、ピンと銅箔の接触面積が減るため、放熱が遅くなり、溶接が容易になります。 したがって、使用状況に応じてビアパッドの銅箔の接続方式を選択し、過電流耐量と放熱性能を併せて考慮する必要があります。 低電力の信号線を直接敷設するのではなく、大電流が流れるパッドを直接敷設する必要があります。 直角でも45度でも綺麗に見えます。

なぜこれに言及したのですか？ モータードライバーはずっと勉強していたので、このドライバーのHブリッジ素子はいつも焼き切れていて、4、5年原因がわかりません。 苦労の末、電源回路のデバイスのボンディング パッドが直角のスポークを使用して銅を敷き詰めていることがわかりました (銅の塗装が不十分なため、実際には 2 つのスポークしか表示されませんでした)。 これにより、電源回路全体の過電流能力が大幅に低下します。 通常使用では問題ありませんが、10A以下で正常に動作します。 しかし、Hブリッジが短絡すると、回路上に約100Aの電流が流れ、2本のスポークが瞬時に焼損します(uSレベル)。 次に、電源回路が開回路になり、モーターに蓄えられたエネルギーは、ドレインチャネルなしで可能なすべての方法で放出されます。 このエネルギーは、電流測定抵抗と関連するオペアンプ デバイスを焼損させ、ブリッジ制御チップを破壊し、デジタル回路の信号と電源に入り、機器全体に重大な損傷を引き起こします。 全体のプロセスは、髪の毛で大きな地雷を爆発させるのと同じくらいスリリングです。 では、電源回路のパッドに 2 本のスポークしか使用されていないのはなぜでしょうか? 銅箔をまっすぐにしてみませんか？ だって、製造部の人が、ピンのはんだ付けが難しすぎるって言ってたから！ 設計者が生産スタッフに話を聞いたので、PCB 加工や PCBA 加工を行ったメーカーが、線幅やビア銅の敷設に関する PCB 設計の経験を説明します。