5/10 / 20 ° C पर PCB ट्रेस के तापमान वृद्धि को सीमित करने के सामान्य ज्ञान के पीछे क्या कारण है?


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एक पीसीबी पर वर्तमान की एक निश्चित मात्रा को ले जाने के लिए आवश्यक ट्रेस मोटाई पर निर्णय लेते समय, उत्तर इस बात पर निर्भर करता है कि आप कितना तापमान वृद्धि स्वीकार करने को तैयार हैं। यह डिजाइनर को यह तय करने की कठिन स्थिति में ले जाता है कि कितना तापमान बढ़ना उचित है। अंगूठे के सामान्य नियम 5 ° C, 10 ° C या 20 ° C से अधिक तापमान वृद्धि की अनुमति नहीं देते हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप कितना रूढ़िवादी होना चाहते हैं। ये आंकड़े पावर ट्रांजिस्टर, आईसी, पावर रेसिस्टर्स या अन्य हीट-डिसिपेटिंग घटकों के अधिकतम तापमान में वृद्धि की तुलना में उल्लेखनीय रूप से छोटे लगते हैं, जो 60 + डिग्री सेल्सियस हो सकता है। इन नंबरों के पीछे क्या कारण है?

संभावित कारण जिनके बारे में मैंने सोचा है:

  • पीसीबी सामग्री का अधिकतम तापमान। अधिकांश FR4-type सामग्री के लिए यह लगभग 130 ° C है। यहां तक ​​कि 65 डिग्री सेल्सियस के एक बहुत ही रूढ़िवादी परिवेश के तापमान (चेसिक के अंदर) के लिए अनुमति देता है, यह अभी भी एक और 65 ° तापमान वृद्धि की अनुमति देगा।
  • घटकों के आगे के तापमान के लिए अनुमति देना। यदि उदाहरण के लिए एक SMT MOSFET में 80 ° C का तापमान वृद्धि देखी जा रही थी, तो आप आसपास के PCB के तापमान के कारण इसे परिवेश के ऊपर 40 ° C से शुरू नहीं करना चाहेंगे। हालांकि, यह एक नियम के रूप में अंगूठे के नियम के लिए बहुत दूर की स्थिति प्रतीत होती है। उदाहरण के लिए, MOSFET के माध्यम से एक गर्मी-डूबने के मामले में, उदाहरण के लिए, गर्मी का प्रवाह गर्मी सिंक के माध्यम से बाहर गर्मी प्रवाह का एक अंश है, इसलिए पीसीबी तापमान एक बड़ी चिंता नहीं होनी चाहिए। एसएमटी भागों के साथ भी, मेरे पास एक पतला ट्रेस हो सकता है जो इसकी लंबाई के बहुमत के लिए बहुत अधिक गर्मी को नष्ट कर देता है, लेकिन फिर घटक तक पहुंचने से पहले उस ट्रेस को चौड़ा करें।
  • पीसीबी सामग्री का थर्मल विस्तार। जैसे ही पीसीबी गर्म होता है, सामग्री का विस्तार होगा। यदि पीसीबी के विभिन्न भागों को अलग-अलग मात्रा में गर्मी के संपर्क में लाया जाता है, तो इससे बोर्ड का फ्लेक्सिंग हो सकता है जो सोल्डर जोड़ों को दरार कर सकता है। हालाँकि, यह देखते हुए कि पीसीबी नियमित रूप से उच्च तापमान के अंतर के संपर्क में हैं, क्योंकि उनमें लगे घटकों में बिजली अपव्यय के कारण यह उत्तर की तरह प्रतीत नहीं होता है।
  • आउटडेटेड मानक। शायद 5/10/20 ° C की सीमाएं सालों पहले समझी जाती थीं और अब आधुनिक PCB सामग्रियों पर लागू नहीं होती हैं, लेकिन हर कोई इसके बारे में सोचे बिना उनका पालन करता रहा है। उदाहरण के लिए, शायद पुराने फेनोलिक बोर्ड सामग्री आधुनिक फाइबरग्लास की तुलना में गर्मी के कम सहिष्णु थे।

प्रश्न को दूसरे तरीके से कहने के लिए, मुझे लगता है कि 20 ° C तापमान वृद्धि मेरे डिजाइन के लिए बहुत सीमित है। यदि मैं 40 ° C तापमान वृद्धि की अनुमति देने के बजाय निर्णय लेता हूं, तो क्या मुझे अल्पकालिक या दीर्घकालिक विश्वसनीयता समस्याओं में चलने की संभावना है?

बोनस उन लोगों को इंगित करता है जो उन मानकों का हवाला दे सकते हैं जो संख्याओं के लिए तर्क देते हैं, या जिनके पास उन संख्याओं को चुनने के लिए ऐतिहासिक प्रमाण हैं।


एक बात याद रखें कि ऊष्मा व्यर्थ ऊर्जा है, जब तक आप हीटर बनाने की कोशिश नहीं कर रहे हैं।
आयरनगैले

जवाबों:


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कई चीजें पीसीबी ट्रेस की चौड़ाई को डिजाइन करने में जाती हैं, जिसमें वर्तमान के लिए तापमान में वृद्धि भी शामिल है। अन्य वोल्टेज ड्रॉप, प्रतिबाधा, पीसीबी फैब क्षमता, लागत, पैकिंग घनत्व हैं।

हालांकि, तापमान वृद्धि ठीक 'विनिर्देशों से अधिक नहीं' विनिर्देशों में से एक है।

अंगूठे का एक नियम सिर्फ इतना है कि, आपको कुछ समय का पालन करना चाहिए। यदि आप सावधानीपूर्वक गणना करते हैं, तो आप हमेशा उन बढ़त मामलों को खोजने में सक्षम होंगे जहां उच्च वृद्धि की अनुमति है।

अंगूठे के एक नियम के लाभ का एक हिस्सा यह है कि यदि आप इसका पालन करते हैं, तो आपकी गणनाओं को बहुत अधिक सावधानी बरतने की आवश्यकता नहीं है, पहले से ही नियम में निर्मित त्रुटि का एक बड़ा मार्जिन है।

तापमान वृद्धि की एक ख़ासियत यह है कि यह वर्तमान वर्ग के लिए आनुपातिक है, न कि केवल वर्तमान के लिए। यह एक विशिष्ट मूल्य चुनने के महत्व को कम करता है। जो करंट 20C की वृद्धि देता है, वह 10C वृद्धि का दोगुना नहीं होता है, यह 10C वृद्धि का केवल 1.4x है। यदि हम 10C वृद्धि की धारा को दोगुना करते हैं, तो हमें 40C वृद्धि मिलती है, जो असहज रूप से गर्म महसूस करना शुरू कर रही है।

बोर्ड कूल क्यों चलाएं? सभी प्रकार के अच्छे कारण। घटक ठंडा करने के लिए कम परिवेश की आवश्यकता होती है। तापमान बढ़ने के साथ कंपोनेंट लाइफ बहुत जल्दी गिर जाती है। गर्म स्थानों (चमकदार धूप में एक कार केबिन के अंदर) में संचालन के लिए मार्जिन अच्छा है। डिबगिंग, टोस्ट घटकों को खोजने के लिए सर्किट पर अपनी उंगली चलाएं, आप गर्म निशान से भ्रमित हो जाएंगे।

बोर्ड कूल को चलाने के लिए कोई एक हत्यारा कारण नहीं है, और 10 सी वृद्धि बनाम 20 सी वृद्धि को चुनने का कोई एक कारण नहीं है। हालांकि, कुछ डिजाइनर इस 'नियम' का पालन करते हुए बाधित महसूस करते हैं। यह शायद ही कभी बात है कि सीमा निर्धारित करता है। यदि हम खुद को किसी ऐसे कोने के मामले में पाते हैं जहाँ विनिर्देशन को कुछ मनमाने तापमान वृद्धि के आंकड़े से चिपकाकर प्राप्त नहीं किया जा सकता है, तो हम हर चीज से बाहर निकलने की गणना और परीक्षण करते हैं, यह देखने के लिए कि जीवनकाल पर क्या प्रभाव पड़ता है और उच्च तापमान का कारण होगा।


@ Neil_UK उत्कृष्ट अंतिम पैराग्राफ।
analogsystemsrf

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जब मार्जिन सस्ता होता है, तो बहुत में डालें। यह सरल सलाह है जो मैंने हमेशा युवा इंजीनियरों को पारित करने की कोशिश की। ट्रेस तापमान को नीचे रखने के लिए बहुत अधिक लागत नहीं आती है, और यह एक अधिक विश्वसनीय प्रणाली बना देगा।
मटका 944

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लामिना कॉपर को प्रतिरोधकता का ढोंग नहीं किया जाता है क्योंकि यह विभिन्न तापमान रेंज विकसित करता है यह एक गैर रेखीय प्रतिरोधकता पाठ्यक्रम दिखाएगा। इस तरह के तापमान के क्रम में बताया जाता है कि अधिकतम तापमान बहुत लंबे समय तक उपयोग के लिए मूल पीसीबी आरेखों को छोड़ने वाली परतों के अंतिम थर्मल पर्याप्तता को प्राप्त करता है ...

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