安全在许多工厂中如此重要的原因是大功率机械,这可能很危险。主要危险是与为工业设备供电和控制所需的大电流相互作用。许多设施根据定义使用警报和电子指示器安全完整性等级(sil)防止潜在的电气危险。但是,电气系统安全的责任在很大程度上取决于转换,调节,分配和利用大电流的电子设备和pcb。为确保您的电路板有助于安全的工业环境,应遵循一些最新的pcb设计技巧。让我们看看它们是什么以及它们为什么重要。但是首先,让我们更深入地研究使它们对工业具有吸引力的高电流pcb属性。
工业环境中的高电流pcb
在2009年, ipc-2152标准发布了确定印刷电路板设计中载流量的方法。该有关走线宽度,铜重量和载流能力的标准取代了长期存在且仍经常使用的ipc-2221a标准。根据这些标准的指南,尝试开发一种可靠的方法来确定大电流pcb的这些参数,最终导致许多在线走线宽度计算器(例如digikey,以协助开发人员和电路板设计师。尽管这些工具尚未标准化,但它们在设计能够满足其当前容量要求的pcb上会非常有用。
大多数电路板处理或传输低功率信号以用于数字,rf或电源电路。对于这些应用,载电流在1ma或2oz的毫安至数十安培范围的铜重量通常就足够了。对于某些行业,例如军事和航空航天,医疗系统,汽车和工业生产,pcb必须具有能够承载数百或数千安培的走线。对于这些板,走线宽度必须宽得多,或者铜线重量必须更高。
解决高电流需求的典型方法是加宽相对较薄(≤2oz)的铜走线,这需要在表面和层上增加空间。但是,相比于该方法,使用重铜或极铜布线具有明显的优势,包括:
大电流或超电流pcb布线的优势
l 更高的走线电流承载能力
l 通过载流量更大
l 在同一层或pdn上容纳不同电路电流水平
l 不需要增加走线宽度
l 高可靠性
l 连接器的机械强度好
l 高温组件的使用没有风险
要实现这些优势,确实需要特殊的大电流pcb设计考虑因素,这会影响合同制造商(cm)的制造过程。
您应该知道的大电流pcb设计技巧
设计高电流pcb与典型的低功耗电子板不一样,制造工艺也不相同。例如,板层可以包含几个铜片,并且可能需要电镀和蚀刻的循环。这些增加的周期会导致某些板材料类型无法使用,例如fr4,对于80万至120万镀铜板,八个周期后的fr32失效率为32%。但是,通过遵循下面列出的高电流pcb设计技巧,您应该实现一种可靠的并且满足您的工业pcb开发要求的电路板。
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