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升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的PCB布局-銅箔的電阻和電感

五斤麻辣油 ? 來源:五斤麻辣油 ? 作者:五斤麻辣油 ? 2023-02-22 16:41 ? 次閱讀

本文將介紹升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器PCB板布局中銅箔的電阻和電感。另外,本文內(nèi)容將不局限于升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器,而是會涉及到PCB板布局整體,因此可作為電路板布局的基礎(chǔ)內(nèi)容來了解。

銅箔的電阻

銅箔是一種PCB圖案布線,具有電阻。在較大電流條件下,會因傳導(dǎo)損耗而產(chǎn)生電壓降或發(fā)熱現(xiàn)象。對會流過大電流的線路,需要考慮銅箔的電阻值。

銅箔電阻通常按單位面積來考量。下圖表示單位面積的銅箔電阻值。通常為銅箔厚35μm、寬1mm、長1mm條件下的電阻值。電阻值可以通過以下公式來計(jì)算。

poYBAGPy0y6AcY8sAAFCImumvfI623.png

使用從圖表中讀取到的單位面積的電阻值RP,可以將公式變形為左下方所示的公式,例如,在25℃時(shí),寬3mm、長50mm的銅箔的電阻值通過計(jì)算得出8.17mΩ,如右下方的公式所示。

pYYBAGPy0y-AS5TZAABjO4k2_-8948.png

在該示例中,流過3A電流時(shí)的電壓降為24.5mV。另外,從圖中可以看出,當(dāng)溫度升高至100℃時(shí),RP增加至0.63mΩ,電壓降增加至31.6mV,大約增加了29%。如果該銅箔引起的電壓降超出容許范圍,則基本上就需要考慮布線寬度了。

銅箔的電感

銅箔中也存在電感量。銅箔中的電感量可通過以下公式來計(jì)算。另外,右下方的曲線圖是使用該公式,根據(jù)在0.2mm~10mm的布線寬度條件下改變布線長度時(shí)的電感量繪制而成的。

poYBAGPy0zGAaNG6AABG3vWCfFY036.png

從公式可以看出,電感值基本上不依賴于銅箔的厚度。此外,從圖中可以看出,即使布線寬度提高到2倍,令人意外的是電感值也不會下降。可以得出的結(jié)論是縮短布線長度是抑制銅箔電感的有效方法。

pYYBAGPy0zKABXZfAAFoaTw6wx8349.png

假設(shè)電感值L[H]的印刷電路板布線中流過的電流在時(shí)間t[s]之內(nèi)的變化量為i[A],則將在其印刷電路板布線的兩端產(chǎn)生以下電壓:

pYYBAGPy0j-AUoFdAAANhfIeFF4710.gif

例如,當(dāng)在電感值為6nH的印刷電路板布線中在10ns內(nèi)流過2A的電流時(shí),產(chǎn)生的電壓如下:

pYYBAGPy0kCAWd5hAAATjTWxYdg932.gif

需要注意的是,在某些條件下布線的寄生電感也會引發(fā)較大的電壓,不僅會影響運(yùn)行,有時(shí)還有可能損壞部件。

審核編輯:湯梓紅

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