Strombelastbarkeit Leiterbahn berechnen

Paul schrieb:
> Hallo Forum,
>
> ich will eine kleinen Heizer an meine Platine machen.
> die Stromaufnahme bei 12V beträgt 12A
> kann mir jemand sagen, wie breit ich die Leiterbahn bei einer
> Schichtstärke von  35um machen muss?
> Laut dieser Tabelle wären das ungefähr 8mm bei 20°C. Allerdings verstehe
> ich nicht, warum ich mehr Strom durch die Leiterbahn jagen kann, je
> höher die Temperatur ist
>
> 
http://www.pcb-pool.com/download/spezifikation/deu_cmso001_strombelastbarkeit.pdf

der Strom fließt von selber, Du brauchst ihn nicht jagen.

Und Dein Nichtverständnis kommt von der verdrehten Fragestellung:

Nicht die Temperatur erhöht den Strom sondern der steigende Strom führt 
zur Temperaturerhöhung... blöde Geschichte wenn Du die Temperatur nicht 
unter Kontrolle hast, denn dann wird irgendwo, irgendwann und zum 
unpassensten Zeitpunkt den Du dir wünschen kannst ein kleiner Hotspot 
entstehen... zuerst sind es nur ein paar Grad wärmer als die anderen 
Stellen an der Platine. Doch das blöde CU oxidiert sachte vor sich 
hin... wird dünner und noch wärmer. Und noch dünner und.... irgendwann 
war es dann mit der Leitfähigkeit Deiner Leiterbahn.

iaW: achte darauf daß Du die Temperatur im Griff hast!


Grüße

MiWi

wenn mein Verbraucher nun 12A benötigt, wie breit muss ich dann die 
Leiterbahn machen, wenn meine Leiterplattenschicht 35um hat?

Paul schrieb:
> wenn mein Verbraucher nun 12A benötigt, wie breit muss ich dann die
> Leiterbahn machen, wenn meine Leiterplattenschicht 35um hat?

Das kommt drauf an, wie gut deine Leiterbahn gekühlt ist und welche 
Temperaturerhöhung du zulassen willst.

Der Verbraucher ist nur 2,5 min ein.
Das Gerät selbst steht draußen. Die Platine ist in einem 
Aluminiumgehäuse verbaut. das Aluminiumgehäuse wird mit einem 
Temperatursensor überwacht. Bisher wurden noch nicht höhere Temperaturen 
wie 30°C gemessen auch im Sommer nicht.

Paul schrieb:
> wenn mein Verbraucher nun 12A benötigt, wie breit muss ich dann
> die
> Leiterbahn machen, wenn meine Leiterplattenschicht 35um hat?


Du musst das nur richtig lesen.

Der Einfachheit halber aus der Tabelle entnommen,
35u Stark 5mm breit dort steht bei 12A delta T 30C,
also wuerde sich die Bahn auf ca 50Grad erwaermen.

Bei 70u Auflage muesste sie bei gleicher zulaessiger Erwaermung nur 2,5 
mm Breit gemacht werden. (guck in die Spalte 30Grad und dann siehst du 
max 10A fuer 2mm und max 14A fuer 3mm, fuer 12A bei 70u dann eben nur 
2,5mm)

---

Suche mal nach der Appnote von Unitrode DN70, dort geht es zwar um 
Leiterplattenshunts aber die dort angegebenen Stromdichtekurven sind 
auch hier anwendbar.

evtl. hilft dir das weiter.

Snailhunter and defender of the Tagetes schrieb:
> uche mal nach der Appnote von Unitrode DN70, dort geht es zwar um
> Leiterplattenshunts aber die dort angegebenen Stromdichtekurven sind
> auch hier anwendbar.

Oups  Unitrode (jetzt TI) DN-71  nicht 70, sorry.
Siehe Anhang, Zahlen rechts angetragen delta T.
Aufpassen, sind halt mil Masse.

Was den Spannungsabfall und die Verlustleistung anlangt must du nat. 
noch etwas weiter rechnen.

Snailhunter and defender of the Tagetes schrieb:
> Der Einfachheit halber aus der Tabelle entnommen,
> 35u Stark 5mm breit dort steht bei 12A delta T 30C,
> also wuerde sich die Bahn auf ca 50Grad erwaermen.
>
> Bei 70u Auflage muesste sie bei gleicher zulaessiger Erwaermung nur 2,5
> mm Breit gemacht werden.

Die Rechnung musst du mal erklären.

Eine 70µm Leiterbahn mit 2,5 mm Breite hat den selben Querschnitt und 
den selben Widerstand wie eine 35µm Leiterbahn mit 5mm Breite, aber nur 
die halbe Oberfläche. Wie soll aus halber Oberfläche und identischer 
Leistung die selbe Temperaturerhöhung resultieren?

Wolfgang A. schrieb:
> Wie soll aus halber Oberfläche und identischer
> Leistung die selbe Temperaturerhöhung resultieren?

Das musst du den Ersteller der Tabelle fragen.

Generell laesst sich nur sagen dass die Waermeeileitung ins 
Leiterplattenmaterial wesentlich besser ist als der Uebergang zur 
umgebenden ruhenden Luft.

Der Ersteller der Tabelle wird sagen: "Ich habe den Marketingfuzzies 
gesagt, das ist alles nicht so einfach. Aber die wollten unbedingt eine 
einfache Tabelle haben."

Eine Heizung nach diesen groben Richtwerten berechnen? Bessere mehrere 
Anschlusspunkte vorsehen. Oder Lötbrücken, mit denen sich mehrere Bahnen 
parallel und in Reihe schalten lassen. Irgendwas, damit du nachher 
ausprobieren kannst, wie breit und lang die Bahnen wirklich sein müssen.

Snailhunter schrieb:
> Generell laesst sich nur sagen dass die Waermeeileitung ins
> Leiterplattenmaterial wesentlich besser ist als der Uebergang zur
> umgebenden ruhenden Luft.

Mit Obrfläche ar natürlich auch die Kontaktfläche zum 
Leiterplattenmaterial gemeint.

Zumindest FR4 ist nun auch nicht soooh der tolle Wärmeleiter. Bei IMS 
sähe das ganz anders aus.

Noch einer schrieb:
> Eine Heizung nach diesen groben Richtwerten berechnen? Bessere mehrere

Blos will er keine Heizung bauen, ldgl. eine mit Strom versorgen.

Wolfgang A. schrieb:
> Mit Obrfläche ar natürlich auch die Kontaktfläche zum
> Leiterplattenmaterial gemeint.

Wenn das halt zufaellig bei einem bestimmten Strom dazu fuehrt das sich 
die noetige Leiterbreite halbiert heisst das noch lange nicht das es 
dann generell einen linearen Zusammenhang gaebe.

Snailhunter schrieb:
> dann generell einen linearen Zusammenhang gaebe.

Korrektur. Keinen konstanten Zusammenhang sollte das heissen.

Einen in Grenzen annaehernd linearen schon,
kann man ja leicht erkennen wie die Graphen auseinanderlaufen.
Sind halt Messwerte und spiegeln Materialeigenschaften wieder.

Dient eh nur der groben Richtungsbestimmung.

---
Das eine gibts hier,
http://everyspec.com/MIL-STD/MIL-STD-0100-0299/MIL-STD-275E_1293/
das andere angesprochene Dokument hier,
http://www.ti.com/litv/pdf/slua236

Wolfgang A. schrieb:
> Snailhunter and defender of the Tagetes schrieb:
>> Der Einfachheit halber aus der Tabelle entnommen,
>> 35u Stark 5mm breit dort steht bei 12A delta T 30C,
>> also wuerde sich die Bahn auf ca 50Grad erwaermen.
>>
>> Bei 70u Auflage muesste sie bei gleicher zulaessiger Erwaermung nur 2,5
>> mm Breit gemacht werden.
>
> Die Rechnung musst du mal erklären.
>
> Eine 70µm Leiterbahn mit 2,5 mm Breite hat den selben Querschnitt und
> den selben Widerstand wie eine 35µm Leiterbahn mit 5mm Breite, aber nur
> die halbe Oberfläche. Wie soll aus halber Oberfläche und identischer
> Leistung die selbe Temperaturerhöhung resultieren?

Die Werte aus der Forums-Tabelle scheinen mir realistischer zu sein:

https://www.mikrocontroller.net/articles/Leiterbahnbreite

Wolfgang A. schrieb:
> Wie soll aus halber Oberfläche und identischer
> Leistung die selbe Temperaturerhöhung resultieren?

Der Saturn Toolkit (www.saturnpcb.com) rechnet das korrekt: in beiden 
Fällen ergeben sich 6,5 A bei 20 Grad Temperaturerhöhung.

Korrekt im Sinn der Frage natürlich. Generell sind solche Angaben eher 
grob geschätzt aufgrund von Erfahrungswerten.

Georg

eagle user schrieb:
> Die Werte aus der Forums-Tabelle scheinen mir realistischer zu sein:

In wie fern? Dort steht fuer 12A die selben Werte wie in dem Dokument 
welches der Fragesteller angefuehrt hat :)

deltaT 30 5mm@35u u. ca. 2,5@70u

Georg schrieb:
> Korrekt im Sinn der Frage natürlich. Generell sind solche Angaben eher
> grob geschätzt aufgrund von Erfahrungswerten.

Kann man doch messen. Welches Basismaterial dort zugrundeliegt weiss ich 
jetzt aber grad nicht, steht in der MIL-STD-275E. Muesste aber ein 
einfaches FR4 gewesen sein, die MIL-SPECS gelten/galten ja den 
Zulieferern.

Das es dann Abweichungen zu bestimmten Materialien hin gibt ist klar.
Auch haben sich ja die Fertigungstechniken stark geandert, das gilt dann 
nat. nicht mehr bei mehreren Lagen, etc.

Was gibts unguenstigeres als stehende Luft?
Die Waermeabfuhr kann sich praktisch nur verbessern.

---
Aus der MIL-STD-275E wurde IPC-2221 dort gibts auf Seite 50 die Graphik 
in besserer Qualitaet. Falls damit jmd. spielen moechte.
findet sich kompl. auch im Netz.