搜索电源设计面临的挑战-载流业内标准知多少？
2016-12-20 by:CAE仿真在线 来源:互联网
那就征集下大家载流设计的规范吧:允许温升20度的情况下,外层走线,铜厚0.5oz,电镀后为1oz,1安培电流需要多宽的走线?5安培电流需要多宽的走线?一个12mil的过孔,孔铜厚度满足IPC 2级标准,能安全承载多少安培的电流?
其实我猜到了大家的答案一定是五花八门,并且各种数值之间差距很大。我猜到了结局,但是结局还是超出我的预料。我们来简单整理一个表格:(表格空间有限,我们就不追求严谨的表达方式了,大家能理解就好)
看起来差距很大,那我们本期的评分该怎么办呢?其实问出这个问题,就知道是给自己挖了一个坑,评分会变得很难。因为其实很难评论谁是对是错,保守的规则有它的适用场景,激进的规则,可能并不能被大家接受。不过回答5A电流只要60mil~90mil的那些朋友们,你们在公司的设计真的是按照这个标准来做的吗?如果是的话,我就只能说一句:服了!^-^
在PCB设计领域,应该很少见到这么大的理解偏差了,为什么载流方面大家的回答会差这么远呢?这个我们在下周的话题会更详细阐述下。今天只想说,我很欣喜看到有好些朋友引用了IPC的规范,这是一个好的习惯,可以先参考下行业的标准是怎么说的,于是就有了这个公式:
这是IPC2221A就提到的计算公式了,一些工具会基于IPC2221A的公式来进行计算,一些新的工具又会用到IPC2156的规范。比如一个后面文章会经常提及的一个免费工具Saturn,可以说是PCB设计领域的计算神器,大部分你在高速PCB设计时想计算的参数,这个工具可以说都涵盖了。当然,计算结果怎么使用,是否合适?那是你的判断与分析了,工具只是工具而已。
为了大家的方便,我们也提供下工具的下载链接,大家可以去研究研究:
http://www.edadoc.com/cn/TechnicalArticle/Show.aspx?id=1039
可以看到,在设置的时候,你可以选择IPC-2152或者IPC2221A规范。行业规范太多,每个公司为了保留裕量,又会有不同的考量,所以最后才导致了载流在业内没有一个统一的标准。
那么言归正传,本次所有答题者全部是3分,算是再次阳光普照,感谢大家的热心参与。
(以下内容选自网友答题)
我们这里的规则是,1A电流对应40mil线宽,如果是5A电流通常会满足200mil,一个12mil的via通常考虑承载0.5A.
@ 王发展
评分:3分
1.根据公式计算1A,在20℃时,1A走7.765mil。2. 5A线宽71.49mil。3.根据IPC2标准,温度20℃时12mil会过孔可通过电流2.145A。
@ 龍鳳呈祥
评分:3分
我们现在一般的规则是:温升20℃时,外层走线,1A电流要10mil线宽,5A电流需要80~90mil左右线宽,有时候条件允许的话还要考虑走线长度,布线密度,板厚,使用环境等。12mil过孔可承载1.2~1.5A以上电流。
@ 杆
评分:3分
设线长为1in,线宽均匀。1.理论值:1A需要最小线宽6.3mil(0.16mm),5A需要68.86mil(1.75mm)。12mil过孔最大能通过1.35A电流,若通过电流5A需要最少5个这样过孔。2.实际画图:1A画图指南要求20mil(0.5mm),5A为80mil(2mm)。5A电流12/24mil过孔最少要求放8个。以前规范要求怎样画图就怎样画,看了今天的文章和问题,才认认真真算一下,发现我们的直流压降做的太好了。
@ 山水江南
评分:3分
很期待这期的话题,电源完整性在电路设计中占有举足轻重的地位,所以平常设计的时候都会考虑电源路径,及其大小,线宽载流能力,电源发热问题!
@ 李琴
评分:3分
允许温升20度的情况下,外层走线,铜厚0.5oz,电镀后为1oz,1安培电流根据公式计算需要8mil的走线,5安培电流需要72mil的走线,一个12mil的过孔,孔铜厚度满足IPC 2级标准,能安全承载2安培左右的电流,但是实际设计过程中一般会考虑余量,有空间的前提下会加粗线宽和多大过孔。
@ 王发展
评分:3分
在此条件下,表层大概10mil走1A,60-70mil走5A, 实际上走线或铺铜会适当放大。对于过孔,一般经验20mil过1A, 所以12mil大约过600mA.
@ 愿
评分:3分
1,1安培电流需要至少20mil的走线宽度; 2,5安培电流需要200mil的走线宽度; 3,12mil的过孔,孔铜厚度大概17um,大概通流0.6A;
@ hk
评分:3分
1,1A电流需要8mil;2,5A电流需要72mil。实际工作中,我一般都是按照2-3倍要求进行设计,因为还有其它器件温度影响; 3,12mil过孔,18个um,可承载0.5A以上电流,实际工作中不允许单过孔过电源铜皮,主要考虑阻抗和可靠性。
@ 大海象
评分:3分
1.1mm.2.5mm.3.0.5A。以上这些事平时画板时最保守德做法。实际比这些数值线宽再窄一些也能满足。过孔的过流也要大些。而且线宽与电源线的长度也有关系。
@ 王萍
评分:3分
根据公式可以得出通过1安培之至少要8mil以上线宽,5安培需要60mil以上线宽。12mil过孔可以承受600毫安。所有的还要5看温度,表层或者内电层,同时和电源要求和线长有关
@ zhl
评分:3分
表层一般是内层的二分之一倍线宽。我认为线的宽与长成比例关系,因为在等效直流电阻不变的情况下,越长距离,需要越宽走线。电源从source到sink的过程中,等效电阻会发热,sink电压会降低。回到问题:10mil过1A,50mi过5A,12mil的孔在ipc2级标准,壁厚约为表层的二分之一,所以大约能过900mA(公式:12*3.14/2再保留一半的余量,除以二)
@ 海鸥
评分:3分
遇到的电源问题有:1.纹波过大的时候,硬件只知道加电容,加了又不见好;2.在有限的PCB空间里,硬件总想把电流“夸大”,过设计严重;3.空间有限的情况下,电感下面不让走线(已隔了地平面);4.电源模块到底是集中PCB板的一块区域好,还是分散在各个区域靠近负载芯片好?5.有太多磁珠分隔同一个芯片,同电压不同模块的电源引脚,造成电源平面不好分割
@ 海鸥
评分:3分
表层20mil/1A,内层40mil/1A,过孔10/20
@ 学柯
评分:3分
1,根据IPC文档,电路板的温升△T,导线的横截面积A(=铜箔厚度×线宽)和电流I之间存在一下关系,I=k×△T∧0.44×A∧0.725,其中系数K是一条曲线,PCB板内层走线和外层(散热快)走线K值差别很大,K近似一条直线,简单起见,室温25℃时取外层走线K为0.048,由此可计算得1A电流需要约0.19mm宽的走线,约7.6mil,5A需要1.72mm,约68.8mil宽的走线。实际上线宽的取值还需要考虑线长,线长过长时,输出3.3v到了负载可能变成了3.2,由此消耗在线长的功耗会很大。2,12mil过孔,即0.3mm,约能安全承载0.505A电流
@ 小叶紫檀
评分:3分
表层散热能力强,所以10mil/inch过1A,60mil/inch过5A.(特别说明,线宽与长度有关,越长的走线距离走线需要越宽的走线,其本质是电源走线所等效的电阻在电流流过时,会产生功耗和压降,p=R·I^2,U1=U0-R·I,功耗会转换成热)生12mil在ipc2级标准大约孔壁厚18um至20um,大约能过600mA
@ Ben
评分:3分
我的设计规则:1安培需要20mil的宽度即可保证通流;5安培需要100mil的宽度即可保证通流;当然如果考虑直流压降需要根据走线情况适当加宽。一个12mil的通孔过孔可以通流3安培评估。
@ 杨勇
评分:3分
根据IPC的计算公式,外层1oz铜厚,允许温升20℃,1A电流需要7.8mil左右线宽,5A电流需要72mil线宽。12mil过孔可承载1A以上电流(参考铜箔的计算公式,按照内层铜箔,温升20℃计算)
@ 绝对零度
评分:3分
1.20mil; 2.100mil; 3.1.5A
@ Unbox
评分:3分
写下自己的设计习惯吧,答案分别是 40MIL,200MIL,1A
@ GFY
评分:3分
1安培电流需要0.9mm的走线。5安培电流需要5mm的走线。一个12mil的过孔,孔铜厚度满足IPC 2级标准,能安全承载0.96安培的电流
@ 涌
评分:3分
在题中条件下1安培需要约15mil宽走线,设计中应考虑余量建议20mil以上。5安培需要约150mil,设计中建议200mil以上。12mil的过孔,能承受约超过1A的电流,设计中保守点建议按照700mA估算。这是我个人平时的做法
@ Jamie
评分:3分
一般1Amp 40mil已经是老规则了,而且过于经验和保守 I=KT^(0.44)A^(0.75) K为修正系数,在外层时取0.048 T为最大温升,单位为摄氏度,这里取20℃ A为覆铜截面积,单位为平方MIL I为容许的最大电流,单位为安培 1oz铜为0.035mm,得出1A电流需要10mil宽的走线,5A电流需要72mil宽走线 IPC 2级标准,孔径12mil,孔壁铜厚25um,温升20度,能安全承载2.5安培的电流
@ Lee
评分:3分
1安培电流需要8mil走线以上的走线。5安培电流需要70mil 以上的走线。一个12mil的过孔,孔铜厚度满足IPC 2级标准,能安全承载1.9安培的电流。
@ 李琴
评分:3分
外层1oz铜厚,允许温升20℃,1A电流需要7.8mil左右线宽,5A电流需要72mil线宽。12mil过孔可承载1A
@ Jasen
评分:3分
根据允许最大电流经验公式I=K×△T∧0.44×A∧0.725,系数K一般在外层取0.048,内层取0.024。 问题1中的所需铜皮宽度约为10mil,问题2中铜皮约为85mil。而实际设计时,常会按照两倍以上的宽度值来走线。 一个12mil过孔,经验中载流允许约为0.5A。
@ ly
评分:3分
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