¿Cómo conectar pistas grandes a pads en PCB?

Hay dos valores de los que debe preocuparse: la caída de voltaje y la disipación de energía. Ambos son simples Leyes de Ohm y son funciones de la traza de resistencia.

La traza de resistencia es un producto de su área de sección transversal y su longitud.

Reduzca la longitud y reducirá la resistencia. Reduce el ancho y aumentas la resistencia.

Por lo tanto, puede tener una carrera más corta de un rastro más estrecho y aún así manejar la corriente.

La fórmula para calcular la resistencia de una traza es:

• $\rho$es la resistividad, que para el cobre es$1.68×10^{-8} \Omega/m$.
• A es el área de la sección transversal en m²
• l es la longitud de la traza en m
• $\alpha$es el coeficiente de temperatura, que para el cobre es 0,003862 a 20°C.
• $\Delta T$es la diferencia de temperatura de 20°C

Entonces, para una traza de 300 mil (7,62 mm) a 1 onza, que tiene un espesor de 0,0347 mm, una sección transversal rectangular sería

Por supuesto, con el grabado y otros factores, no será tan grueso, ni perfectamente rectangular, así que redúzcalo un poco, digamos por comodidad, es 0,0000002 m².

Entonces tienes un trazo de 0,05 m de largo (5 cm). ¿Cuál es la resistencia de esa traza a, digamos, 23°C?

Entonces, una vez que tenga la resistencia y conozca la corriente, puede aplicarle la Ley de Ohm simple. Di 15A, tu valor superior.

El voltaje caído a través de esa traza es

La disipación de potencia será

Entonces, ahora puede calcular cuál sería la caída de voltaje y la disipación de energía sobre sus pequeños rastros para ver si es tolerable.

También hay varios trucos que puede emplear para manejar corrientes más grandes. Uno de los más comunes (y de la vieja escuela) es dejar los rastros desenmascarados y luego inundarlos con soldadura adicional. Esto aumenta enormemente el área de la sección transversal, reduciendo así la resistencia. También puede usar galvanoplastia para lograr un resultado similar, aunque esto es considerablemente más difícil de hacer, especialmente en una pequeña área de la placa.

También se puede usar cables en lugar de (o además de) trazos.

Aparte, también debe considerar si las conexiones y los pines utilizados en sus conectores son adecuados para transportar hasta 15A.

Al final, todo se trata de la disipación de energía que resulta en calor. Los trazos más anchos obviamente reducen la resistencia, mejoran la disipación de calor y por lo tanto son óptimos. Tenga en cuenta que, si bien la traza de resistencia es una función del ancho y el largo, la disipación de calor también lo es. Una traza dos veces más larga puede tener el doble de resistencia pero también puede disipar aproximadamente el doble de calor. Por lo tanto, principalmente debe preocuparse por cuánto aumento de temperatura puede tolerar.

-> El doble de la longitud de la traza significa más calor en general, pero no más calor por unidad de longitud de traza.

Así que calcule cuánto aumento de temperatura puede permitirse y mantenga la longitud de las trazas delgadas lo más cortas posible. No hay un mínimo absoluto per se.

Así como la fuerza de una cadena es tan fuerte como su eslabón más débil, la capacidad de carga de corriente de una pista es tan buena como su sección más delgada . Para la muestra que proporciona, es la sección de 60 mil . Aunque el cobre "extra" proporcionado por la sección más gruesa ayuda con la eliminación de calor, no hace nada por la capacidad de carga actual de la pista. Entonces, el número que debe usar para los cálculos debe ser 60, no 300 mil. Si el trazo de 300 mil es bueno para 15A, entonces el trazo de muestra sería bueno solo para 15A x (60/300) = 3A .