PCB-Sicherung und Shunt-Leiterbahnbreite: Layoutregeln fuer Hochstromplatinen
Bei Sicherungs- und Shunt-Layouts wird Kupfer aus Dauerstrom, Spannungsabfall und Fehlerenergie dimensioniert. Pruefen Sie Sicherungspads, Shunt-Stromanschluesse, Kelvin-Punkte, Via-Felder und Steckerausgaenge gemeinsam statt nur die lange Leiterbahn.
Wichtigste Punkte
- •Sicherungs- und Shunt-Footprints bestimmen oft die Temperatur vor der langen Leiterbahn.
- •Dauer-RMS-Strom bestimmt Kupfererwaermung; Ausloesestrom und Fehlerenergie werden separat geprueft.
- •Ein Shunt braucht getrennte Lastkupfer- und Kelvin-Sense-Fuehrung.
- •Via-Felder an Sicherungen und Shunts gehoeren zur gleichen Strompfadrechnung.
- •Einkauf sollte Fertigkupfer, Shunt-Gehauese, Sicherungsgeometrie, Via-Plating und Teststrom fixieren.
Kurzantwort
- Sicherungs- und Shunt-Footprints bestimmen oft die Temperatur vor der langen Leiterbahn.
- Dauer-RMS-Strom bestimmt Kupfererwaermung; Ausloesestrom und Fehlerenergie werden separat geprueft.
- Ein Shunt braucht getrennte Lastkupfer- und Kelvin-Sense-Fuehrung.
- Via-Felder an Sicherungen und Shunts gehoeren zur gleichen Strompfadrechnung.
- Einkauf sollte Fertigkupfer, Shunt-Gehauese, Sicherungsgeometrie, Via-Plating und Teststrom fixieren.
Entscheidungsmatrix
| Platinensituation | Hauptrisiko | Empfohlene Aktion | Eskalieren wenn |
|---|---|---|---|
| Blade- oder Kartuschensicherung auf PCB | Heisse Clips, Sicherungslands und Pad-Ausgaenge | Breites Kupfer an beiden Anschluessen und keine schmalen Thermals fuer Laststrom | Halterkunststoff, Relais oder Gehaeuse erwaermen lokal |
| SMD-Stromshunt | Messfehler durch gemeinsamen Kupferabfall | Laststrom und Kelvin-Abgriff trennen | ADC sieht mV-Fehler oder Shunt ist nahe Leistungsgrenze |
| Batterie- oder Motorpfad | Fehlerenergie und Via-Engpass | Kurze Flaechen, mehrere Vias und konservative Abstaende | Fehlerstrom kann Kupfer vor Sicherungsausloesung schaedigen |
| Power-Entry-Platine fuer Einkauf | Lieferant aendert Kupfer oder Package | Fertigkupfer, Shunt, Sicherung und Vollstromtest spezifizieren | Package, Plating oder Kupfergewicht wird ersetzt |
Dimensionierungsablauf
- Dauerstrom, Surge, maximale Umgebung, Gehaeusetemperatur und erlaubten Spannungsabfall festlegen.
- Lange Kupferstrecke berechnen und Sicherungslands, Shunts, Steckerausgaenge, Engstellen und Layerwechsel markieren.
- Beim Shunt Laststrom ueber grosse Terminals fuehren und Kelvin direkt an den definierten Punkten abnehmen.
- Bei Sicherungen reales Package, Haltertemperatur, Waermeverteilung, Loetstellen und Clips pruefen.
- Via-Felder mit Strom pro Via, Fertigplating, Bohrung und Kupferverteilung auf beiden Layern rechnen.
- Strom, Kupfergewicht, Shuntwert, Sicherungsteil, Testdauer und zulaessige Temperatur dokumentieren.
Freigabe-Checkliste fuer Sicherung und Shunt
| Platinensituation | Hauptrisiko | Empfohlene Aktion | Eskalieren wenn |
|---|---|---|---|
| Dauerstrom | Worst-Case-RMS angegeben | Kupferwaerme und Spannungsabfall | Duty Cycle oder Gehaeuse fehlt |
| Sicherungsschnittstelle | Sicherung, Halter oder Link fixiert | Pad-Geometrie und lokale Waerme | Lieferant ersetzt Package |
| Shunt-Routing | Force und Kelvin getrennt | Genauigkeit und Stoerfestigkeit | Sense nach gemeinsamem Spannungsabfall |
| Layerwechsel | Via-Zahl und Plating geprueft | Verhindert heisse Via-Felder | Breite Flaeche wechselt durch wenige Vias |
| Einkaufsdaten | Fertigkupfer und Teststrom fixiert | Verhindert Angebots-Downgrade | Kupfer oder Teil gilt als flexibel |
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Kurz-FAQ
Wie breit muessen Leiterbahnen an einer PCB-Sicherung sein?
Beginnen Sie mit Dauerstrom und erlaubter Temperaturerhoehung und pruefen Sie dann Sicherungsland, Pad-Ausgang und Via-Uebergang. Das Kupfer an der Sicherung muss oft breiter sein als die nachgelagerte Leiterbahn.
Wie route ich einen Strommess-Shunt?
Fuehren Sie Laststrom ueber kurze symmetrische Kupferflaechen und nehmen Sie Kelvin-Sense-Leitungen direkt an den vorgesehenen Shunt-Punkten ab.
Dimensioniere ich nach Sicherungsrating oder Laststrom?
Beides. Laststrom bestimmt Dauerwaerme und Spannungsabfall; Sicherungsrating und Fehlerstrom bestimmen Kurzzeitstress und Robustheit.
Wann ist 2oz Kupfer sinnvoll?
Wenn 1oz Pads und Engstellen im verfuegbaren Platz Temperatur- oder Spannungsabfallziele nicht erreichen.
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