Estoy diseñando una PCB para un relé de 10A y estoy tratando de determinar cuál debería ser el ancho de la pista.
De acuerdo con esta calculadora de ancho de traza , los factores más importantes en el ancho son el grosor del cobre, la corriente máxima y el aumento de temperatura. Me gustaría usar 1 onza para el espesor del cobre, ya que eso hace que la PCB sea más económica, por lo que el aumento de la temperatura es la variable más conveniente para cambiar.
Usando la calculadora anterior con estos ajustes:
Current: 10 amps
Thickness: 1 oz/ft^2
Temperature Rise: 10 C
Trace Length: 1 in
El ancho de trazo calculado es de 283 mils, que es demasiado ancho.
Si cambio el Aumento de temperatura a 100 C, el ancho de trazo calculado es de 70 milésimas de pulgada, lo que no está nada mal. Sin embargo, no sé qué tipo de aumento de temperatura es aceptable. ¿Cómo determino esto?
El aumento de temperatura es algo que debe considerar, pero generalmente la resistencia y la caída de voltaje resultante a plena corriente han sido los factores limitantes cuando he pasado por esto. Dicho esto, 100°C es un gran aumento de temperatura. Eso no es suficiente para ser un problema para un rastro de cobre en una placa FR4 por sí solo, pero eso afectará la temperatura ambiente aparente de los componentes cercanos.
Si tiene tanto aumento de temperatura, está disipando una potencia significativa en el rastro, lo que significa una pérdida de potencia en su sistema. Nuevamente, la primera preocupación debe ser cuánta caída de voltaje puede tolerar. Una vez que llega a niveles aceptables, el aumento de temperatura suele ser lo suficientemente bajo.
También considere que 2 oz de cobre y más están ampliamente disponibles. El costo adicional de especificar 2 onzas de cobre para las capas exteriores puede ser menor que hacer la placa más grande o lidiar con el calor o la caída de voltaje. 2 oz en las capas exteriores generalmente no agregan tanto costo. Si une un rastro en ambas capas exteriores, tiene 4 veces la sección transversal de cobre que para un solo rastro de 1 onza de espesor. Si son solo uno o dos rastros en un diseño de baja corriente, puede dejar la máscara de soldadura fuera del rastro y soldar un cable de cobre sobre el rastro. En realidad, hay barras de autobús destinadas a esto. Sin embargo, considere el costo de fabricación. El cobre de 2 oz puede comenzar a parecer la opción económica si considera el costo total de las alternativas.
Una vez más, mire todas las opciones y todos los criterios para decidir el ancho del trazo. No se concentre solo en el aumento de la temperatura, ni asuma que el cobre más grueso es más costoso una vez que se considera todo el sistema.
El número que necesita se llama "MOT" (temperatura máxima de funcionamiento) para el laminado que tiene en mente. También necesita saber cuál será la temperatura interna de su producto (incluido el calor que agregan las conexiones del relé). Para que FR-4 mantenga sus propiedades eléctricas , eso podría ser de 130°C (un poco más alto para las propiedades mecánicas). Si la temperatura máxima en la vecindad de su PCB no supera los 60 °C, posiblemente podría permitir un aumento de 70 °C. Para FR-2 podría ser de 105 °C, por lo que el límite podría ser un aumento de 35 °C.
Una práctica más normal es permitir 20-30°C para evitar que la PCB se decolore y se debilite con el tiempo y podría haber problemas con la vida útil de los componentes si agrega demasiado calor. Es concebible que las aprobaciones de UL se compliquen con temperaturas internas superiores a 105 °C.
Hay algunos laminados de temperatura más alta muy agradables con Tg = 170°C disponibles, y un MOT proporcionalmente más alto, pero es más barato usar cobre de 2 oz.
Otras opciones son retirar la máscara de soldadura y poner en paralelo los conductores con soldadura (suponiendo que se suelde por ola), o soldar un cable de puente en lugar del conductor o en paralelo con él. Si puede mantener los conductores cortos, la mayor parte del calor se disipará en los pines. Mire el diseño de cualquier fuente de alimentación de PC para obtener ideas, casi cada centavo se ha ahorrado en su diseño.
100C es mucho calor y energía desperdiciada. Como cliente, no aceptaría un producto que estuviera tan caliente en sus cables (rastros).
Diría que 50-75C sería la cantidad MÁXIMA aceptable para mí. (Pero todavía no sería feliz). ¿Tienes otras opciones? Como dijo Olin, si está creando calor, tiene resistencia y está desperdiciando demasiada energía sin hacer nada útil.
mate joven
Nick Alexeev