Hi, ich versuche gerade zum Thema Strombelastbarkeit von Leiterbahnen ein paar belegbare Aussagen zu treffen, und stoße dabei nur auf Widersprüche (oder nicht klar formulierte Annahmen) und voneinander verschiedene Werte: Nehmen wir mal als Beispiel 0,25mm, 35µ Kupfer, 10K Erwärmung: 1: 0,5A 2: 0,5A 3: 0,7A 4: 0,83A 5: 0,39A Zwischen dem kleinsten und größten Wert liegt über Faktor 2! Aus dem PCB Toolkit habe ich im Modus "with modifiers" folgende Wertreihe gezogen: 35µm 1K 5K 10K mΩ/cm 0.1 0,13 0,26 0,35 78,7 0.15 0,19 0,39 0,53 44,4 0.2 0,25 0,51 0,69 31,0 0.3 0,35 0,71 0,97 19,3 0.4 0,44 0,90 1,22 14,0 0.5 0,45 0,92 1,25 11,0 Hier kommt mir der Unterschied zwischen 0.4 und 0.5mm was den Strom angeht gnadenlos daneben vor, verglichen mit dem gesunkenen Widerstand. EDIT: > Please note that when using the IPC-2152 with modifiers option, the > amperage value has a slight drop at > 10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,200,300,400,500,600 & 700sqmils. Dieser Abfall scheint hiermit erklärt. Und somit ist mein Versuch, hier etwas zu verstehen, eigentlich nun im Gegenteil geendet: Steigende Verwirrung. Grüße Moritz Quellen: 1: Leiterbahnbreite 2: http://www.pcb-specification.com/de 3: http://www.multi-circuit-boards.eu/leiterplatten-design-hilfe/design-parameter/leiterbahn-strombelastbarkeit.html 4, 5: http://saturnpcb.com/pcb_toolkit.htm IPC2152 with/without modifiers
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Naja,welchen Widerstand hat den z.B ein 20mm langes Stück Leiterbahn? Jetzt nehmen wir mal an, die Wärme geht nur nach oben zur Luft weg und nicht im Richtung FR4. Das Rth Kupfer/Luft bei konstanter Fläche sollte sich ergoogeln lassen ;) Mit dem Rth und dem Leizerbahnwiderstand hast du schonmal einen Ansatz. Jetzt durch die Länge der Leiterbahn geteilt und du hast eine Hausnummer.
Moritz A. schrieb: > Und somit ist mein Versuch, hier etwas zu verstehen, eigentlich nun im > Gegenteil geendet: Steigende Verwirrung. Den Spannungsabfall der an einer solchen Leiterbahn entsteht will sowieso kein Mensch haben. Du hast außerdem die Messbedingungen nicht angegeben. Leiterplatte waagrecht oder senkrecht (im Luftstrom). Die Angaben sind auch immer nur für eine einzelne Leiterbahn auf einer großen Leiterplatte. Gruß Anja
STM32 schrieb im Beitrag #3398176: > Mit dem Rth und dem Leizerbahnwiderstand hast du schonmal einen Ansatz. > Jetzt durch die Länge der Leiterbahn geteilt und du hast eine > Hausnummer. Hausnummern habe ich da oben auch 5 Stück, aber keine weitergehenden Informationen unter welchen Parametern sie zustande gekommen sind ;) Dass es kein einfacher prortionaler Zusammenhang, wie du ihn vorschlägst, ist, erschließt sich recht schnell beim betrachten der vorliegenden Daten, zB [3]. Anja schrieb: > Du hast außerdem die Messbedingungen nicht angegeben. > Leiterplatte waagrecht oder senkrecht (im Luftstrom). > Die Angaben sind auch immer nur für eine einzelne Leiterbahn auf einer > großen Leiterplatte. Gemessen wurde da nichts. Für generische Angaben würde ich eigentlich von einer Worst-Case-Betrachtung ausgehen: - Single-Layer / keine die Abführung unterstützdende Plane auf der Rückseite - Nicht freistehend, sondern von weiteren Leiterbahnen eingeschlossen - Liegend im Gehäuse, schlechte Belüftung.
Moritz A. schrieb: > Für generische Angaben würde ich eigentlich von einer > Worst-Case-Betrachtung ausgehen: > - Single-Layer / keine die Abführung unterstützdende Plane auf der > Rückseite > - Nicht freistehend, sondern von weiteren Leiterbahnen eingeschlossen > - Liegend im Gehäuse, schlechte Belüftung. 1. Die üblichen Angaben sind nur grobe Schätzungen. Da ist es nicht weiter erstaunlich, dass die bis vor kurzem geltenden Angaben nach neuen Messreihen massiv geändert wurden, +- 50% sollte man mindestens als Toleranz annehmen. 2. Es gibt Software zur thermischen Simulation, aber der Aufwand ist erheblich, da man ja die ganze Geometrie definieren muss, und teuer ist es auch. 3. Wenn du was halbwegs zuverlässiges haben willst, musst du ein Muster fertigen und per Infrarot vermessen. Dann hast du einen genauen Wert, aber nur für diese eine Konfiguration. Bez. freistehend: 2 Leiterbahnen nebeneinander mit gleichen Strom sind schon ein ganz anderer Fall. Im Prinzip müsste die ganze Leiterplatte simuliert werden, d.h. dass die Frage nach der Belastbarkeit einer einzelnen Leiterbhan eigentlich garnicht gestellt werden kann. Gruss Reinhard
Zumal nicht nur die Leiterbahn Wärme einbringt, sondern auch der Widerstand zur Strommessung, der 1Ohm hat und wo du die 2 Ampere durchschickst. Dessen Wärme geht auch durch die Anschlüsse ins Substrat und das umliegende Kupfer.
> Zwischen dem kleinsten und größten Wert liegt über Faktor 2!
Na ja, zwischen einer waagerecht oder senkrecht montierte Platine auch,
also was jammerst du, wenn du nicht mal sagen kannst, welche
Luftzirkulation stattfindet, welche zusätzliche Wärmestrahlung die
Platine trifft.
Normale Firmen kontrollieren ihre Platine per Wärmebildkamera, nach dem
sie mit Grundschätzungen aufgebaut wurde.
MaWin schrieb: >> Zwischen dem kleinsten und größten Wert liegt über Faktor 2! > > Na ja, zwischen einer waagerecht oder senkrecht montierte Platine auch, > also was jammerst du, wenn du nicht mal sagen kannst, welche > Luftzirkulation stattfindet, welche zusätzliche Wärmestrahlung die > Platine trifft. Des kompletten Lesens bist du nicht mächtig? Oder ist es für dich schon Jammern, entsprechend begründete Vermutungen in den Raum zu stellen? Moritz A. schrieb: > Widersprüche (oder nicht klar formulierte Annahmen) Ich dichte dir jetzt einfach an, das war deine Form, meiner Annahme zuzustimmen, allerdings ohne zur Lösung der Fragestellung beizutragen. Reinhard Kern schrieb: > 1. Die üblichen Angaben sind nur grobe Schätzungen. Da ist es nicht > weiter erstaunlich, dass die bis vor kurzem geltenden Angaben nach neuen > Messreihen massiv geändert wurden, +- 50% sollte man mindestens als > Toleranz annehmen. Genau deswegen versuche ich ja, Worst-Case-Annahmen zu treffen, mit denen man bei 99% der normalen Hobby-Konstruktionen auf der sicheren Seite ist. Kevin K. schrieb: > Zumal nicht nur die Leiterbahn Wärme einbringt, sondern auch der > Widerstand zur Strommessung, der 1Ohm hat und wo du die 2 Ampere > durchschickst. Dessen Wärme geht auch durch die Anschlüsse ins Substrat > und das umliegende Kupfer. Wer sagt denn, dass ich meinen Shunt direkt auf die Platine packe? Bei mehreren Metern Messleitung mit ausreichend Querschnitt dazwischen sehe ich den Effekt als vernachlässigbar an, eher dürften sie noch zusätzlich Wärme abführen.
Nimm doch die mittleren Werte - oder etwa die aus dem PCB Toolkit :) Es geht doch sicher um die Tabellen vom µcruler? Jedem Benutzer sollte klar sein, dass das Schätzungen sind. Erwärmt sich mal eine Leiterbahn um 20K, sollte das auch nicht so tragisch sein. Bei höheren Belastungen spielt vermutlich eh der Widerstand eine größere Rolle, da sollten sich die Tabellen einig sein. Scheinbar zieht das PCB Toolkit bei den dünneren Leiterbahnen relativ gesehen etwas mehr Leitfähigkeit ab - eventuell berechnen die sowas wie "Unterätzung" oder schlechtere Ausbreitung bei Ecken etc. mit ein? Oder der Widerstand wird in Bezug auf einen Nennstrom angegeben und die Erwärmung berücksichtigt...
Ich weiß nicht ob dir diese Info weiter hilft, aber es ist so, dass wenn es sich um 35µ Kupferleiterbahnen handelt dies nur die "Ursprungsdicke" darstellt, sofern wir hier von PCB sprchen. Bei HTCC oder LTCC ist dies anders. Durch den Ätzprozess bei der PCB ist diese jedoch meist geringer, was auch einen Einfluß auf den Widerstnad hat. Gerade beim Thema Strombelastbarkeit sollte man dies im Hinterkopf behalten und sein Layout mit den minimalen zugesicherten Leiterbahndicken auslegen.
Matthias Larisch schrieb: > Scheinbar zieht das PCB > Toolkit bei den dünneren Leiterbahnen relativ gesehen etwas mehr > Leitfähigkeit ab - eventuell berechnen die sowas wie "Unterätzung" oder > schlechtere Ausbreitung bei Ecken etc. mit ein? Ja, es wird eine "Abrundung" der Ecken im Verhältnis 1:1 zur Dicke der Bahn mit einberechnet, welche wohl recht nah an das eigentliche Resultat kommen soll. Das Problem welches ich mit vielen der Quellen/Normen habe: Sie beziehen sich auf eine einsame, verlassene Bahn mitten im nirgendwo, und auf der anderen Seite sitzt eine fette Copperplane, welche natürlich mit zum Temperaturtransport beiträgt. Somit taugen diese Werte zur Orientierung überhauptnicht, in bestimmt 95% der Fälle die "einfach mal was nachgeschlagen wird" dürfte die Bahn irgendwo in der Mitte der Platine sitzen, die bei Hobbyanwendungen oft genug auch nur einseitig ist.
Um die Verwirrung zu vergrößern, hier mal zwei Rechen(Schätz)-Module: Leiterbahnshunt berechnen: http://www.electronicdeveloper.de/EMechanikLeiterbahnShunt.aspx Leiterbahnbreite in Abhängigkeit von der Temperatur: http://www.electronicdeveloper.de/EMechanikLeiterbahnbreiteTemperatur.aspx Beim zweiten Modul ist nicht der Strom das K.O.-Kriterium, sondern die maximale zulässige Temperaturerhöung der Leiterbahn.
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