4.3 PCB导电能力与过孔的关系
PCB布线当中,经常要用到过孔。过孔可以使顶层、底层贯穿起来,增加走线的灵活性。电路板的生产商加工好PCB以后,过孔中间的孔是通透的,没有焊锡。经过波峰焊以后,焊锡将孔注满,过孔中间呈现出一个圆形的锡柱,且锡柱的上下两端应该是微微向外凸起,而不是向里凹。这样的锡柱过电流能力较强。如图5所示,Protel默认的过孔焊盘和孔的尺寸参数常设置成50 mil (1.27 mm) , 28 mil(0.7112 mm)。那么,按照这样的过孔设置,多大的电流应该匹配多少数量的过孔呢?
通过试验验证和总结,一般来说,如果导线通过的是控制信号电流,如继电器的控制端(电流在200 mA左右),那么只需要一个过孔就可以,为了安全起见,一般用两个。5A或5A以下的电流,用3个过孔即可。5~10 A的电流,用4~5个过孔比较合适。10~15 A长时工作电流,则至少需要6个过孔。
4.4 PCB导电能力与元器件的关系
电路板上往往会有一些发热元器件的存在。例如汽车电器盒中,熔断丝和继电器通过电流时均会发热,当其发热量较小或者设计时散热处理比较好时,会帮助PCB进行散热,从而降低PCB的温升,增强了PCB的导电能力,相当于其为PCB提供了一个好的散热环境。反之,当其发热量较大时,会增加PCB的温升,相当于PCB成为其散热的一个载体,二者相互影响,结果使PCB的导电能力下降。
为了解决上述问题,我们一般会从以下几方面来处理。
1)首先,选取合适的熔断丝和继电器型号。对于熔断丝和继电器的选型,厂商均对其产品选型有详细的介绍,可以根据具体负载的特性、功能以及正常工作电流值,选取与之匹配的型号。选取了合适的熔断丝和继电器型号,工作时其发热量不会很大,正常会在其允许的范围之内。
2)其次,选用优秀的熔断丝和继电器厂商产品。对于优秀的熔断丝和继电器供应商而言,他们在器件的发热、散热处理设计上做得更为出色,相关参数均会满足或高于标准。
3)最后,采用好的散热处理设计和降低接触电阻。汽车电器盒中,熔断丝和继电器很多都是插拔型的,需要用到熔断丝插座和继电器插座,我们通过采用导电率高的材料和设计成方箱形来利于器件的散热,并通过增大接触面积和增强保持力(标准允许的保持力范围内)来降低接触电阻。
5 结束语
近年来,汽车产品功能越来越多,而体积和质量反而要更小。对于汽车电器盒来说尤其如此,目前继电器和熔断丝厂商已经或正在推出一些小型化产品,这就要求我们在更加狭小的空间内,合理安排布置下更多的功能,同时品质又要满足国家相关标准的规定。因此,PCB导电能力的研究就显得尤为重要,目的是指导开发,为产品设计提供技术支持,使我们的产品既不出现品质过剩,也不出现局部品质不足的情况。
由于此类研究和文献资料甚少,笔者是从本公司产品特点出发,对PCB导电能力进行了研究和总结,希望能够起到抛砖引玉的作用。由于笔者水平有限,难免有疏漏之处,请读者朋友给予指正。