วิธีปรับขนาดทองแดงสำหรับบอร์ดไดรเวอร์มอเตอร์
สำหรับบอร์ดไดรเวอร์มอเตอร์ส่วนใหญ่ ให้เริ่มต้นด้วยทองแดงชั้นนอก 1 ออนซ์สำหรับต้นแบบ และเลื่อนไปที่ 2 ออนซ์เมื่อกระแสไฟฟ้าในเส้นทางต่อเนื่องสูงกว่าประมาณ 8-10A พื้นที่ในเส้นทางแคบ หรือแรงดันไฟฟ้าตกและการเพิ่มความร้อนสูงเกินไปโดยต้องเท 1 ออนซ์ในทางปฏิบัติ
ประเด็นสำคัญ
- •ขนาดทองแดงของตัวขับมอเตอร์จาก RMS หรือกระแสคงที่ ไม่ใช่กระแสสูงสุดทางการตลาดระยะสั้นเพียงอย่างเดียว
- •อินพุตแบตเตอรี่ เอาต์พุตฮาล์ฟบริดจ์ เส้นทางสับเปลี่ยน และลูปย้อนกลับสมควรได้รับเส้นทางทองแดงมากที่สุดและเส้นทางที่สั้นที่สุด
- •ทองแดง 2 ออนซ์จะกลายเป็นค่าเริ่มต้นที่ดีกว่าเมื่อความกว้าง 1 ออนซ์ดูอึดอัด อุณหภูมิตู้สูง หรือแรงดันตกคร่อมแคบ
- •ผ่านอาเรย์ แผ่นตัวเชื่อมต่อ การสับเปลี่ยน และการคอดาวน์มักจะล้มเหลวก่อนที่จะมีการติดตามเส้นตรงแบบยาว
คุณควรเริ่มต้นด้วยทองแดงขนาดใด
| สถานการณ์ของคณะกรรมการ | การเริ่มต้นที่แนะนำ | ทำไม |
|---|---|---|
| ต้นแบบหรือตัวควบคุมกระแสต่ำสูงถึงประมาณ 5A ต่อเนื่องต่อเส้นทาง | ทองแดงด้านนอก 1 ออนซ์ที่มีการรินกว้าง | ต้นทุนต่ำสุดและการผลิตที่ง่ายที่สุด ความหนาแน่นของเส้นทางยังคงสมเหตุสมผล |
| ตัวขับมอเตอร์ขนาดกะทัดรัด 12V ถึง 48V ที่ 5A ถึง 10A ต่อเนื่อง | 1 ออนซ์หรือ 2 ออนซ์ ขึ้นอยู่กับพื้นที่กระดาน | หากมีพื้นที่ว่าง 1 ออนซ์ก็สามารถใช้ได้ หากกระดานมีคนหนาแน่น 2 ออนซ์จะลดความกว้างที่ต้องการ |
| เฟส แบตเตอรี่ หรือเส้นทางเบรกที่สูงกว่าประมาณ 8A ถึง 10A ต่อเนื่อง | ทองแดงด้านนอก 2 ออนซ์ | โดยปกติแล้วจะเป็นค่าเริ่มต้นที่ปลอดภัยกว่าสำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและระยะขอบแรงดันไฟฟ้าตก |
| อินเวอร์เตอร์กระแสสูงแบบยั่งยืน หุ่นยนต์ หรือขั้นตอนกำลังของยานยนต์ | ทองแดงด้านนอก 2 ออนซ์บวกระนาบ/เทและจุดแวะแบบขนาน | กระแสไฟฟ้าสูงไม่ค่อยเหมาะกับร่องแคบ การแพร่กระจายของกระแสจะช่วยลดจุดร้อน |
ขนาดจากปัจจุบัน RMS ไม่ใช่กระแสการตลาดสูงสุด
- ใช้ RMS หรือกระแสต่อเนื่องกรณีที่แย่ที่สุด สำหรับการติดตามและการเทขนาด
- ตรวจสอบกระแสไฟฟ้าสูงสุดแยกกันสำหรับปัญหาคอขวดสั้นๆ เช่น การสับเปลี่ยน ขั้วต่อ คอดาวน์ และจุดแวะ
- รวมเส้นทางกระแสไฟฟ้าที่สร้างใหม่ จากมอเตอร์กลับไปสู่ความจุรวมหรืออินพุตแหล่งจ่ายไฟ
- แรงดันงบประมาณลดลงในช่วงต้น; ระบบมอเตอร์แรงดันต่ำมักจะรู้สึกถึงการสูญเสียทองแดงก่อนที่จะถึงขีดจำกัดความร้อนสัมบูรณ์
เส้นทางใดที่ต้องการทองแดงมากที่สุด
| เส้นทาง | ลำดับความสำคัญ | คำแนะนำเค้าโครง |
|---|---|---|
| อินพุตแบตเตอรี่หรือบัส DC | สูงมาก | ใช้การเทภายนอกที่สั้นและกว้าง เก็บตัวเก็บประจุจำนวนมากและสะพาน MOSFET ไว้ด้วยกันอย่างแน่นหนา |
| ฮาล์ฟบริดจ์ไปยังเอาท์พุตเฟสมอเตอร์ | สูงมาก | ชอบเทแบบกว้างๆ บนเส้นทางยาวๆ ทำให้ทั้งสามเฟสมีเรขาคณิตคล้ายกัน |
| เส้นทางแบ่งความรู้สึกปัจจุบัน | สูง | หลีกเลี่ยงการคอดาวน์ใกล้กับตัวแบ่งและแยกกระแสแรงออกจากการกำหนดเส้นทางการรับรู้ของเคลวิน |
| การส่งคืนกราวด์ระหว่างบริดจ์, สับเปลี่ยน และตัวเก็บประจุอินพุต | สูงมาก | วงนี้มักจะเป็นจุดคอขวดด้านความร้อนและ EMI ที่แท้จริง ทำให้มีขนาดกะทัดรัดและมีความต้านทานต่ำ |
| เกตไดรฟ์และกำลังลอจิก | ต่ำถึงปานกลาง | กำหนดเส้นทางให้เรียบร้อย แต่อย่าเปลืองงบประมาณทองแดงกระแสสูงไปกับเครือข่ายควบคุม |
ขั้นตอนการทำงานในการกำหนดขนาดที่เป็นประโยชน์สำหรับวิศวกรและผู้ซื้อ
- กำหนดกระแสที่ยั่งยืนต่อเส้นทาง ไม่ใช่แค่ระดับสูงสุดของตัวขับ IC
- กำหนดงบประมาณการลดแรงดันไฟฟ้าสำหรับอินพุตแบตเตอรี่ เส้นทางเฟส และเส้นทางส่งคืนตามแรงดันไฟฟ้าของระบบและความไวของแรงบิด
- เลือกการกำหนดเส้นทางเลเยอร์ภายนอกสำหรับทองแดงที่มีกระแสสูงสุดทุกครั้งที่เป็นไปได้
- เลือกทองแดง 1 ออนซ์หรือ 2 ออนซ์ตามพื้นที่บอร์ดที่มีอยู่ ความหนาแน่นกระแส และขีดจำกัดของ fab
- คำนวณความกว้างของรางหรือเทด้วยเครื่องคำนวณความกว้างของราง โดยใช้สมมติฐานอุณหภูมิโดยรอบและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่สมจริง
- ตรวจสอบทุกเลเยอร์การเปลี่ยนแปลงด้วย ผ่านเครื่องคิดเลขปัจจุบัน; ช่อง via ต้องตรงกับความจุปัจจุบันของร่องรอยหรือเทอาหารลงไป
- ยืนยันว่าการคอดาวน์ที่ทางแยก ขั้วต่อ แผ่นฟิวส์ และจุดทดสอบจะไม่กลายเป็นปัญหาคอขวดใหม่
- ตรวจสอบความสามารถในการผลิต: ทองแดงที่หนักกว่าจะเพิ่มปริมาณการติดตาม/พื้นที่ขั้นต่ำ และสามารถเพิ่มต้นทุนและรูปแบบการแกะสลักได้
เมื่อใด 1 ออนซ์ก็เพียงพอแล้ว และเมื่อใด 2 ออนซ์คือคำตอบที่ดีกว่า
1 ออนซ์ยังคงสมเหตุสมผลเมื่อ
- กระแสไฟฟ้าต่อเนื่องต่อเส้นทางมีความพอประมาณ และบอร์ดมีพื้นที่สำหรับเทน้ำได้กว้างขึ้น
- โปรเจ็กต์อยู่ในต้นแบบหรือปริมาณที่คำนึงถึงต้นทุน และคุณต้องการการประดิษฐ์ที่ง่ายขึ้น
- ตัวขับเกทแบบละเอียด, MCU หรือการกำหนดเส้นทางหลบหนีการตรวจจับจะมีอิทธิพลเหนือเลย์เอาต์
- กลยุทธ์ด้านความร้อนขึ้นอยู่กับพื้นที่ของทองแดง จุดผ่าน การไหลเวียนของอากาศ และการระบายความร้อนมากกว่าความหนาของทองแดงเพียงอย่างเดียว
เลื่อนไปที่ 2 ออนซ์ เมื่อ
- คุณต่อสู้กับข้อจำกัดด้านความกว้างรอบๆ MOSFET, shunts, ตัวเชื่อมต่อ หรือเทอร์มินัลขอบบอร์ด
- กระแสน้ำต่อเนื่องสูงพอที่รูปทรง 1 ออนซ์จะดูอึดอัดหรือออกทางเบี่ยงยาว
- ตัวเครื่องร้อน ปิดผนึก หรือมีแรงสั่นสะเทือนสูง และคุณต้องการระยะขอบด้านความร้อนและกลไกมากขึ้น
- คุณต้องการการสูญเสียความต้านทานที่ลดลงโดยไม่ทำให้ทุกเส้นทางของกำลังกว้างขึ้นอย่างมาก
โหมดความล้มเหลวทั่วไปที่ต้องตรวจจับก่อนเผยแพร่
รายการตรวจสอบด่วนก่อนที่คุณจะส่งบอร์ดออก
| จุดตรวจ | ผ่านเป้าหมาย | เหตุผล |
|---|---|---|
| กำหนดกระแสต่อเนื่อง | RMS หรือกระแสที่ยั่งยืนบันทึกไว้สำหรับแต่ละเส้นทางที่มีกระแสสูง | ป้องกันการปรับขนาดจากตัวเลขต่อเนื่องที่ไม่สมจริง |
| กำหนดงบประมาณแรงดันไฟตก | ตรวจสอบการสูญเสียอินพุตและส่งคืนแล้ว โดยเฉพาะที่ต่ำกว่า 24V | ปกป้องแรงบิดและความแม่นยำในการตรวจจับกระแสไฟฟ้า |
| เส้นทางปัจจุบันสูงสุดบนชั้นนอก | ใช่ในทางปฏิบัติ | ปรับปรุงการระบายความร้อนและช่วยให้ทองแดงกว้างขึ้น |
| เลือกผ่านการเปลี่ยนภาพแล้ว | ความจุของอาเรย์ตรงกับความจุของเส้นทางทองแดง | หลีกเลี่ยง chokepoints ปัจจุบันที่ซ่อนอยู่ |
| ตรวจสอบการกำหนดเส้นทาง Shunt แล้ว | บังคับกระแสและความรู้สึกเคลวินแยกออกจากกัน | ลดข้อผิดพลาดในการวัดและการทำความร้อนเฉพาะจุด |
| น้ำหนักทองแดงยืนยันด้วย fab | สแต็คอัพและกฎขั้นต่ำตรงกับใบเสนอราคา | หลีกเลี่ยงความประหลาดใจของ DFM ในนาทีสุดท้าย |
คำแนะนำขั้นสุดท้าย
เครื่องมือและทรัพยากรที่เกี่ยวข้อง
เครื่องคำนวณความกว้างลายวงจร
คำนวณความกว้างลายวงจร PCB สำหรับความต้องการกระแสของคุณ
เครื่องคำนวณกระแสเวีย
คำนวณความจุกระแสเวียและประสิทธิภาพความร้อน
เครื่องคำนวณลายวงจร FR4
การคำนวณลายวงจรสำหรับวัสดุ PCB FR4 มาตรฐาน
เครื่องคำนวณ PCB ยานยนต์
ADAS, EV และการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์
Robotics Control PCB Design
Servo drives, feedback routing, and safety-focused robot control boards
บทความที่เกี่ยวข้อง
คำถามที่พบบ่อยแบบย่อ
ฉันควรใช้ทองแดง 1 ออนซ์หรือ 2 ออนซ์บน PCB ไดรเวอร์มอเตอร์
ใช้ 1 ออนซ์เมื่อกระแสไฟต่อเนื่องอยู่ในระดับปานกลาง และบอร์ดมีพื้นที่สำหรับการเทที่กว้างขึ้น ย้ายไปที่ 2 ออนซ์เมื่อกระแสไฟต่อเนื่องสูงกว่า 8-10A โดยประมาณ พื้นที่บอร์ดคับแคบ หรือคุณต้องการการสูญเสียที่น้อยลงและระยะขอบความร้อนมากขึ้นโดยไม่มีความกว้างมากเกินไป
ฉันต้องกำหนดขนาดการติดตามตัวขับมอเตอร์จากกระแสสูงสุดหรือกระแสต่อเนื่องหรือไม่
เริ่มจาก RMS หรือกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องกรณีที่เลวร้ายที่สุดสำหรับการทำความร้อนด้วยทองแดง จากนั้นตรวจสอบกระแสไฟฟ้าสูงสุดแยกกันสำหรับปัญหาคอขวดที่สั้น เช่น สับเปลี่ยน ขั้วต่อ จุดแวะ และแผ่นฟิวส์
ส่วนใดของบอร์ดไดรเวอร์มอเตอร์ที่ต้องการทองแดงที่กว้างที่สุด
จัดลำดับความสำคัญของอินพุตแบตเตอรี่หรือบัส DC, เอาต์พุตเฟสฮาล์ฟบริดจ์, เส้นทางกระแสสับเปลี่ยน และลูปส่งคืนระหว่างบริดจ์และตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ เส้นทางเหล่านั้นมีอิทธิพลเหนือความร้อน การสูญเสีย และการเปลี่ยนแปลงความเครียดในปัจจุบัน
เหตุใด Vias จึงมีความสำคัญกับบอร์ดไดรเวอร์มอเตอร์กระแสสูง
การเทแบบกว้างยังคงอาจทำให้เกิดปัญหาคอขวดผ่านจุดแวะน้อยเกินไปในการเปลี่ยนเลเยอร์ สนามผ่านจะต้องนำกระแสไฟฟ้าเดียวกันกับเส้นทางทองแดงที่ป้อนเข้าไป ไม่เช่นนั้นความร้อนและแรงดันตกคร่อมในพื้นที่จะรวมตัวกันอยู่ที่นั่น
พร้อมคำนวณแล้วหรือยัง?
นำความรู้ของคุณไปใช้จริงด้วยเครื่องคำนวณการออกแบบ PCB ฟรีของเรา