Comment gérer un courant de 100 A sur un circuit imprimé ? Conseils pour le dimensionnement des circuits à courant élevé

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2022-03-16 240

Le courant de conception habituel d'un circuit imprimé ne dépasse pas 10 A, voire 5 A. En particulier pour les appareils électroniques grand public, le courant de fonctionnement continu sur le circuit imprimé ne dépasse généralement pas 2 A. Cependant, nous avons récemment dû concevoir le câblage d'alimentation des produits de l'entreprise, et le courant continu peut atteindre environ 80 A. Compte tenu du courant instantané et en prévoyant une marge pour l'ensemble du système, le courant continu du câblage d'alimentation doit pouvoir supporter plus de 100 A.

C'est alors que le problème survient,Quel type de circuit imprimé peut supporter un courant de 100 A ?

Méthode 1 : Routage sur circuit imprimé

Pour déterminer la capacité de résistance aux surintensités d'un circuit imprimé, nous commençons par analyser sa structure.Prenons l'exemple d'un circuit imprimé double couche. Ce type de circuit imprimé possède généralement une structure à trois couches : cuivre, plaque et cuivre.Le cuivre est le conducteur par lequel circulent le courant et les signaux dans le circuit imprimé. D'après les notions de physique de collège, la résistance d'un objet dépend de sa matière, de sa section et de sa longueur.Le courant circule dans le cuivre, donc la résistivité est fixe.La section transversale correspond à l'épaisseur de la feuille de cuivre, c'est-à-dire l'épaisseur de cuivre utilisée pour la fabrication du circuit imprimé. L'épaisseur du cuivre est généralement exprimée en onces (oz). 1 oz équivaut à 35 µm, 2 oz à 70 µm, et ainsi de suite. On peut donc en conclure que :Lorsqu'un courant important doit traverser le circuit imprimé, les pistes doivent être courtes et épaisses. De plus, plus l'épaisseur du cuivre du circuit imprimé est importante, mieux c'est.

En ingénierie, il n'existe pas de norme stricte concernant la longueur des câbles. On utilise généralement :Épaisseur du cuivre/élévation de température/diamètre du filCes trois indicateurs servent à mesurer la capacité de transport de courant de la carte PCB.

Les deux tableaux suivants peuvent être consultés :

D'après le tableau, on peut approximativement déduire que pour un circuit imprimé en cuivre de 1 oz d'épaisseur, un fil de 100 mil (2.5 mm) de large peut supporter un courant de 4.5 A pour une élévation de température de 10 °C. De plus, la capacité de transport de courant du circuit imprimé n'augmente pas de façon strictement linéaire avec la largeur, mais diminue progressivement, ce qui correspond à la réalité du terrain.Si l'élévation de température est accrue, la capacité de transport de courant du fil peut également être améliorée.

Grâce à ces deux tableaux, l'expérience en câblage de circuits imprimés qui peut être acquise est la suivante :Augmenter l'épaisseur du cuivre, élargir le diamètre des fils et améliorer la dissipation thermique du circuit imprimé peuvent accroître la capacité de transport de courant de ce dernier.

Donc, si je veux faire passer un courant de 100 A, je peux choisir une épaisseur de cuivre de 4 oz, régler la largeur des pistes à 15 mm, opter pour des pistes double face et ajouter un dissipateur thermique pour réduire l'élévation de température du circuit imprimé et améliorer sa stabilité.

Méthode 2 : Poteau de liaison

En plus du routage des fils sur le circuit imprimé, vous pouvez également utiliser des bornes de raccordement.Chemin à suivre.

Fixez plusieurs bornes supportant 100 A sur le circuit imprimé ou le boîtier du produit, telles que des vis à montage en surface, des borniers, des plots en cuivre, etc. Utilisez ensuite des borniers, notamment des cosses à nez en cuivre, pour connecter les fils supportant 100 A à ces bornes. Ceci permet le passage de courants importants dans les fils.

Méthode 3 : Rangées de cuivre personnalisées

Il est même possible de fabriquer des barres omnibus en cuivre sur mesure.Il est courant dans l'industrie d'utiliser des barres de cuivre pour transporter des courants importants. Par exemple, les transformateurs, les baies de serveurs et d'autres applications utilisent tous des barres de cuivre pour transporter des courants importants.

Ci-joint le tableau des capacités de transport de courant des batteries de cuivre :

Méthode 4 : Procédé spécial

De plus, certains procédés de fabrication de circuits imprimés spécifiques ne sont pas nécessairement pris en charge par les fabricants nationaux.Infineon possède un circuit imprimé qui utilise 3Conception multicouche en cuivre, les couches supérieure et inférieure étant des couches de câblage de signal, et la couche intermédiaire ayant une épaisseur de 1.5 mm.Une couche de cuivre de 1 mm est spécialement utilisée pour l'agencement de l'alimentation. Ce circuit imprimé peut facilement supporter une surintensité de 100 A dans un format compact.A ou plus.

Message EMC:Avec l'évolution des temps, de plus en plus d'équipements ou de systèmes électroniques et électriques doivent être inspectés et testés.Parmi les tests CEM (compatibilité électromagnétique) essentiels, les essais CEM constituent un indicateur de contrôle et d'essai indispensable. Cependant, les projets de tests CEM sont relativement onéreux, la construction de laboratoires CEM est coûteuse et la plupart des équipements de mesure doivent être importés. De ce fait, peu d'organismes de contrôle et d'essai sont en mesure de construire de tels laboratoires. Les performances CEM d'un produit sont définies dès sa conception. Négliger les facteurs CEM lors de la conception de produits électroniques courants peut entraîner un échec aux tests CEM et, par conséquent, un non-respect des normes de certification CEM. Par exemple, les ingénieurs en conception et R&D conçoivent des circuits de filtrage efficaces, adaptés aux besoins, et les intègrent au préamplificateur de l'interface d'entrée/sortie (E/S) du produit. Ces circuits permettent d'éliminer les interférences dues à la conduction à l'entrée du circuit. Ils conçoivent également des circuits d'isolation (tels que l'isolation par transformateur et l'isolation photoélectrique) pour éliminer les interférences de conduction provenant des lignes d'alimentation, des lignes de signal et des conducteurs de terre, tout en prévenant les interférences dues à l'impédance du réseau et aux transmissions à long terme. Concevoir des boucles d'absorption d'énergie pour réduire l'énergie du bruit absorbée par les circuits et les dispositifs ; réduire l'impact des interférences en sélectionnant les composants et en organisant rationnellement les systèmes de circuits.

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