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了解电流密度:不要充爆气球

PCB设计的可能没有得到应有的重视的一个领域,就是电流密度。 PCB走线中的电流密度与气球中的压力非常相似。你想尽可能多的将空气挤入气球,但是如果你把太多的空气挤入进去:就会发生爆炸! PCB走线多次也是如此。我们希望痕迹尽可能小,可以尽可能的承载最多的电流,如果走线承载太多的电流:爆炸!对于印刷电路板,这种爆炸不仅意味着走线已经爆炸,而且电路板的元件也可能损坏。

在设计或布局印刷电路板之前,经常需要执行一些电路分析,以确保系统的网络具有适当的操作参数。我们要确保电压压降、电流流向和阻抗符合我们的目标。一旦这些被验证,我们继续PCB设计确信系统将按预期执行。但是,一旦我们转向PCB设计,还有其他的考虑。其中最重要的一点是我们的网络线路的电流密度能力。没有足够电流的迹线可能会导致信号被误解,过多的信号会造成严重后果,包括电路板故障。通过了解走线的电流密度,我们可以确保电流在这两个极端之间。让我们来检查一下PCB的电流密度,看看如何确保我们的电路板能够按照设计执行。

什么是电流密度?

简而言之,电流密度是通过材料的单位面积电流。对于通常材料通常为铜层或镀金属过孔的印刷电路板。计算电流密度的公式是

J = I / A

在这里:
J表示以安培/平方米(A / m2)表示的电流密度
I是安培电流(A)
A是横截面积(m2)

电流密度量化有多少电流或电荷流过走线或通孔。这是一个重要的数量,因为每种材料类型都有其可承载的电流的限制量。这由载流量来表示,载流量是在导体发生劣化之前导体可承载的最大电流量。电流通过导体的移动产生热量。这种热量散发到周围区域,通常表示为与导体电阻成正比的功率损耗。这个关系用下面的公式来描述。

Ploss = I2R

在这里:
Ploss是通过以瓦特(W)为单位的散热的实际功率损失
I2是以安培平方(A2)表示的流过导体的电流的平方
R是导体的电阻,单位为欧姆(Ω)

计算电流密度将使您更好地了解PCB的电源容量,并设计出潜在的电源故障。随着替代品的潜在破坏性短缺和冒烟,能够检查您目前的密度将确保为您节省时间和金钱。

知道你的号码,以保持您的PCB安全。

知道多少电流密度和避免繁荣

由于允许太多的电流流过一个区域而具有太高的电流密度可能导致灾难。虽然可以手动计算这些参数,但除了最基本的简单PCB之外,这将是一项相当艰巨的任务。有很多考虑因素使得这一点特别具有挑战性。例如,电流分布在多条线路中,追踪拐角,以及来自附近导体或设备的感应电流的扇出将具有大量的变量和难以计算的区域。您越是将计算和设计留给错误,错误就越多。

为了避免这种情况,我们需要在制造电路板之前检查所有走线的电压和电流。通过PCB设计软​​件中的分析仪和仿真系统,您将能够对当前的流量分布进行测试,以便更好地了解潜在的灾难点可能发生的位置,并重新设计这些区域以解决潜在的问题董事会达到制造。

销毁的PCB

通过了解您的电路板功率分配的限制,您将能够避免您的电路板在未来发生火灾。当您的PCB冒烟时,不要让自己的努力工作和收入疲于奔命,而要确保对电流密度如何在PCB设计中发挥作用有一个基本的了解。

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