แผงวงจรพิมพ์ (PCB) รองรับกระแส 100A ได้หรือไม่? เคล็ดลับการตั้งค่าเส้นทางกระแสสูง

หน้าแรก ข่าว ข่าวอุตสาหกรรม แผงวงจรพิมพ์ (PCB) รองรับกระแส 100A ได้หรือไม่? เคล็ดลับการตั้งค่าเส้นทางกระแสสูง

2022-03-16 240

โดยปกติแล้ว กระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) จะไม่เกิน 10 A หรืออาจจะแค่ 5 A ด้วยซ้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนและเครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภค กระแสไฟฟ้าที่ใช้งานต่อเนื่องบน PCB มักจะไม่เกิน 2 A อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันเราต้องออกแบบสายไฟสำหรับผลิตภัณฑ์ของบริษัท และกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานต่อเนื่องอาจสูงถึงประมาณ 80 A เมื่อพิจารณาจากกระแสไฟฟ้า ณ ขณะนั้นและเผื่อไว้สำหรับระบบโดยรวมแล้ว กระแสไฟฟ้าที่ใช้งานต่อเนื่องของสายไฟควรสามารถทนได้มากกว่า 100 A

แล้วปัญหาก็เริ่มขึ้นแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ชนิดใดที่สามารถทนกระแสไฟฟ้าได้ 100 แอมป์?

วิธีที่ 1: การวางเส้นทางบนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB)

ในการหาค่าความสามารถในการรับกระแสเกินของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เราต้องเริ่มจากโครงสร้างของแผงวงจรพิมพ์ก่อนยกตัวอย่างเช่น แผงวงจรพิมพ์สองชั้น (double-layer PCB) แผงวงจรประเภทนี้มักมีโครงสร้างสามชั้น ได้แก่ ทองแดง แผ่นโลหะ และทองแดงทองแดงเป็นเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าและสัญญาณไหลผ่านในแผงวงจรพิมพ์ (PCB) จากความรู้ทางฟิสิกส์ระดับมัธยมต้น เราสามารถทราบได้ว่าความต้านทานของวัตถุมีความสัมพันธ์กับวัสดุ พื้นที่หน้าตัด และความยาว เนื่องจาก...กระแสไฟฟ้าไหลผ่านทองแดง ดังนั้นค่าความต้านทานจึงคงที่พื้นที่หน้าตัดสามารถมองได้ว่าเป็นความหนาของแผ่นทองแดง ซึ่งก็คือความหนาของทองแดงในตัวเลือกการผลิต PCB โดยปกติความหนาของทองแดงจะแสดงเป็นหน่วย OZ ความหนาของทองแดงที่แปลงแล้ว 1 OZ คือ 35 ไมโครเมตร 2 OZ คือ 70 ไมโครเมตร และอื่นๆ ดังนั้นเราจึงสามารถสรุปได้ง่ายๆ ว่า:เมื่อต้องการให้กระแสไฟฟ้าปริมาณมากไหลผ่านแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สายไฟจะต้องสั้นและหนา ในขณะเดียวกัน ความหนาของทองแดงในแผงวงจรพิมพ์ยิ่งมากเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้น

ในทางวิศวกรรมจริง ไม่มีมาตรฐานที่เข้มงวดสำหรับความยาวของสายไฟ โดยทั่วไปแล้วจะใช้ในงานวิศวกรรมดังนี้:ความหนาของทองแดง/อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น/เส้นผ่านศูนย์กลางของลวดตัวชี้วัดทั้งสามนี้ใช้ในการวัดความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าของแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

สามารถดูตารางสองตารางต่อไปนี้ได้:

จากตาราง เราสามารถทราบได้คร่าวๆ ว่าสำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีความหนา 1 ออนซ์ (OZ) ลวดที่มีความกว้าง 100 มิล (2.5 มม.) สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ 4.5 แอมป์ ที่อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10°C และเมื่อความกว้างเพิ่มขึ้น ความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้าของแผ่นวงจรพิมพ์ไม่ได้เพิ่มขึ้นอย่างเป็นเส้นตรงอย่างเคร่งครัด แต่จะค่อยๆ ลดลง ซึ่งสอดคล้องกับสถานการณ์ในงานวิศวกรรมจริงหากอุณหภูมิสูงขึ้น ความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้าของสายไฟก็จะเพิ่มขึ้นได้เช่นกัน

จากตารางทั้งสองนี้ ประสบการณ์การเดินสาย PCB ที่สามารถได้รับมีดังนี้:การเพิ่มความหนาของแผ่นทองแดง การขยายขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของสายไฟ และการปรับปรุงการระบายความร้อนของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) สามารถเพิ่มความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าของแผ่นวงจรพิมพ์ได้

ดังนั้น หากผมต้องการใช้กระแสไฟฟ้า 100 A ผมสามารถเลือกความหนาของแผ่นทองแดงที่ 4 ออนซ์ กำหนดความกว้างของลายวงจรเป็น 15 มม. ใช้ลายวงจรแบบสองด้าน และเพิ่มแผ่นระบายความร้อนเพื่อลดอุณหภูมิที่สูงขึ้นของแผ่น PCB และเพิ่มเสถียรภาพได้

วิธีที่ 2: การติดตั้งแบบยึดด้วยหมุด

นอกจากการเดินสายไฟบนแผงวงจรพิมพ์แล้ว คุณยังสามารถใช้ขั้วต่อสายไฟได้อีกด้วยเส้นทางไปยังจุดหมายปลายทาง

ติดตั้งขั้วต่อหลายตัวที่ทนกระแส 100 A บนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) หรือตัวเครื่อง เช่น น็อตยึดพื้นผิว บล็อกขั้วต่อ PCB ขั้วต่อทองแดง เป็นต้น จากนั้นใช้บล็อกขั้วต่อ เช่น หัวทองแดง ต่อสายไฟที่ทนกระแส 100 A เข้ากับขั้วต่อเหล่านั้น วิธีนี้จะช่วยให้กระแสไฟฟ้าปริมาณมากไหลผ่านสายไฟได้

วิธีที่ 3: แถวทองแดงแบบกำหนดเอง

แม้แต่บัสบาร์ทองแดงแบบสั่งทำพิเศษก็สามารถผลิตได้การใช้แท่งทองแดงเพื่อนำกระแสไฟฟ้าปริมาณมากเป็นเรื่องปกติในอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงไฟฟ้า ตู้เซิร์ฟเวอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ ล้วนใช้แท่งทองแดงเพื่อนำกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก

เอกสารแนบคือตารางแสดงความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าของแผงทองแดง:

วิธีที่ 4: กระบวนการพิเศษ

นอกจากนี้ ยังมีกระบวนการผลิต PCB พิเศษบางอย่างที่ผู้ผลิตในประเทศอาจไม่ได้ดำเนินการInfineon มีแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ใช้ 3การออกแบบแผ่นทองแดงแบบหลายชั้น โดยชั้นบนและล่างเป็นชั้นสำหรับสายสัญญาณ และชั้นกลางมีความหนา 1.5 มิลลิเมตรชั้นทองแดงขนาดมิลลิเมตรถูกนำมาใช้เป็นพิเศษในการออกแบบวงจรจ่ายไฟ PCB นี้สามารถรองรับกระแสเกินได้ถึง 100 โวลต์ในปริมาตรขนาดเล็กเกรด A หรือสูงกว่า

ข้อความ EMC:เมื่อยุคสมัยเปลี่ยนแปลงไป อุปกรณ์หรือระบบอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้าจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบและทดสอบในบรรดาตัวชี้วัดการตรวจสอบและการทดสอบต่างๆ การทดสอบ EMC เป็นหนึ่งในตัวชี้วัดที่จำเป็น อย่างไรก็ตาม โครงการทดสอบ EMC มีราคาค่อนข้างสูง ห้องปฏิบัติการ EMC มีค่าใช้จ่ายในการสร้างสูง และอุปกรณ์วัดส่วนใหญ่ต้องใช้อุปกรณ์นำเข้า ส่งผลให้มีสถาบันตรวจสอบและทดสอบเพียงไม่กี่แห่งที่มีความสามารถในการสร้างห้องปฏิบัติการ EMC ประสิทธิภาพ EMC ของผลิตภัณฑ์นั้นถูกกำหนดไว้ในขั้นตอนการออกแบบ หากไม่พิจารณาปัจจัย EMC ในระหว่างการออกแบบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป จะทำให้การทดสอบ EMC ล้มเหลวและไม่ผ่านการทดสอบหรือการรับรองตามข้อกำหนด EMC ที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น วิศวกรออกแบบผลิตภัณฑ์และฝ่ายวิจัยและพัฒนาจะออกแบบวงจรกรองที่มีประสิทธิภาพตามความต้องการและติดตั้งไว้ในพรีแอมพลิฟายเออร์ของอินเทอร์เฟซ I/O (อินพุต/เอาต์พุต) ของผลิตภัณฑ์ ซึ่งสามารถกำจัดสัญญาณรบกวนที่เข้าสู่ระบบเนื่องจากการนำไฟฟ้าที่ทางเข้าของวงจร ออกแบบวงจรแยก (เช่น การแยกด้วยหม้อแปลงและการแยกด้วยโฟโตอิเล็กทริก เป็นต้น) เพื่อแก้ปัญหาการรบกวนจากการนำไฟฟ้าที่เข้าสู่วงจรผ่านสายไฟ สายสัญญาณ และสายดิน พร้อมทั้งป้องกันการรบกวนที่เกิดจากอิมพีแดนซ์สาธารณะและการส่งสัญญาณในระยะยาว ออกแบบวงจรดูดซับพลังงานเพื่อลดพลังงานรบกวนที่วงจรและอุปกรณ์ดูดซับ ลดผลกระทบจากการรบกวนโดยการเลือกใช้ส่วนประกอบและจัดวางระบบวงจรอย่างมีเหตุผล

ข้อสงวนสิทธิ์: บทความนี้คัดลอกมาจาก "การพัฒนาคุณภาพและเทคโนโลยี" ซึ่งสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปคัดลอก หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก

คุณทราบความหมายของแต่ละชั้นในแผงวงจรพิมพ์ (PCB) หรือไม่?

การเปิดตัวที่ชาร์จไฟ Xiaomi 1155W ทั่วโลก ถือเป็นการนำเทคโนโลยีแกลเลียมไนไตรด์ระดับนาโนเมตรมาสู่โลกเป็นครั้งแรก