Forum: Platinen Max Strom Leiterbahn


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Aaron (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

ist es möglich  eine 0,356mm Leiterbahn mit etwa 6cm Länge mit 5V und 3A 
zu belasten?

Gruß

: Verschoben durch Moderator
von HildeK (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Nein, das ist zuviel, zumindest bei 35μ Cu.
Siehe z.B. hier: 
https://www.dischereit.de/tipps/faq/strombelastbarkeit-von-leiterbahnen
Das Problem ist aber nicht nur die übermäßige Erwärmung, sondern auch 
der Spannungsabfall - der fehlt dir dann am Verbraucher.

von U.H.P. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aaron schrieb:
> ... eine 0,356mm Leiterbahn ...

Ganz anders wäre der Spannungsabfall, wenn die Leiterbahnbreite 0,358mm 
betragen würde ;-)

von M. K. (sylaina)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Aaron schrieb:
> Hi,
>
> ist es möglich  eine 0,356mm Leiterbahn mit etwa 6cm Länge mit 5V und 3A
> zu belasten?
>
> Gruß

Möglich ist das, aber nicht zu empfehlen. 60 cm lang? Das sind 60 mm, 
ganz schön lang für eine Leiterbahn, die anscheinend Leistung übertragen 
soll (wir reden hier immerhin schon von 15W). Wenn das jetzt nicht grad 
ne Platinenheizung (zum Stahl schmelzen) werden soll: Warum muss sie so 
lang sein und warum kann sie nicht breiter sein? Bei diesem Strom würde 
ich hier mindestens 50 mil (1.27 mm) Leiterbahnbreite vorsehen.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Aaron schrieb:
> ist es möglich  eine 0,356mm Leiterbahn mit etwa 6cm Länge mit 5V und 3A
> zu belasten?
Natürlich ist es "möglich". Bei 3A fällt an der Leiterbahn eine Spannung 
von 0,25..0,35V ab (anfangs weniger, kurz danach wegen der Erwärmung 
mehr) und die Leiterplatte wird bei Dauerbelastung dank der umgesetzten 
Leistung von fast 1W langsam dunkler um die Leiterbahn herum.

: Bearbeitet durch Moderator
von iiii (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lothar M. schrieb:
> atürlich ist es "möglich". Bei 3A fällt an der Leiterbahn eine Spannung
> von 0,25..0,35V ab (anfangs weniger, kurz danach wegen der Erwärmung
> mehr) und die Leiterplatte wird bei Dauerbelastung dank der umgesetzten
> Leistung von fast 1W langsam dunkler um die Leiterbahn herum.

Wie kommst Du auf diese Werte, da keine Dicke der Leiterbahn angegeben 
ist?

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
iiii schrieb:
> Wie kommst Du auf diese Werte, da keine Dicke der Leiterbahn angegeben
> ist?
Ich habe eine übliche 35µm Aussenlage angenommen. Wenn einer schon mit 
drittels Millimetern herummacht, dann sicher nicht mit Dickkupfer und 
70µm oder gar 105µm Kupferstärke...

: Bearbeitet durch Moderator
von Peter S. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ob das "möglich" ist, kommt natürlich immer auf die Anwendung an.

Aber bei 35u Kupfer, wird das sehr wahrscheinlich hinten und vorne nicht 
reichen (je nach Umgebung wird die Leiterbahn ziemlich schnell in 
Richtung 100°C gehen).

Selbst mit 100u Kupfer würde ich mir nochmal genau anschauen, ob das für 
die Anwendung noch passt.

von HildeK (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
M. K. schrieb:
> Möglich ist das, aber nicht zu empfehlen. 60 cm lang? Das sind 60 mm,
> ganz schön lang für eine Leiterbahn,

Deine Aussage impliziert, dass es mit z.B. 10mm besser sei als mit 
100mm.
Ich denke, das Problem ist hauptsächlich die Erwärmung, ca. 100° (es 
könnten auch 120° sein ...) wurden ja schon geschätzt. Die Länge hat 
letztlich nur Einfluss auf den Spannungsabfall und der wird dem TO noch 
weniger gefallen als die übermäßige Erwärmung. Ein wenig mehr Kühlung 
bei kurzen Leiterbahnen bringen jedoch die Anschlusspads am Anfang und 
Ende, die üblicherweise breiter sind. Insofern ist es auch geringfügig 
längenabhängig.

Übrigens, nicht weit über 130°C fängt ein normales FR4 bereits an, weich 
zu werden und dann zu kokeln. Das FR4 wandelt sich dabei in leitfähige 
Kohle um.

Die Leiterbahn selber wird so ab ca. 15A aufwärts rotglühend und brennt 
dann durch ...

Meine Aussagen beziehen sich auf 35µ CU.

von Sven J. (svenj)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Moin,

mit diesen Grafiken kann man das recht fix schätzen:
http://www.ltspiceusers.ch/showthread.php?p=575

je nach Kupferdicke kann das unangenehm heiß werden.

--
 SJ

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HildeK schrieb:
> Insofern ist es auch geringfügig längenabhängig.

Das ganze ist extrem längenabhängig, insbesondere wenn es an den Enden 
entsprechend große Wärmesenken gibt, z.B. die genannten Anschlussdrähte. 
Bei sog. Thermals nutzt man dies auch gezielt aus, d.h. ein Pad wird nur 
mit sehr schmalen, aber kurzen Leiterbahnstücken an eine Kupferfläche 
angebunden, um die Lötbarkeit zu verbessern. Dennoch wird die 
Stromtragfähigkeit nur minimal beeinträchtigt.

Thermals besitzen dann natürlich auch den Nachteil, dass im Betrieb die 
Pins von den Kupferflächen thermisch halbwegs isoliert sind und somit 
das Bauteil nicht so gut über die Kupferflächen entwärmt werden kann. 
Oder eben umgekehrt, d.h. Entwärmung der Leiterbahnen über die 
Bauteilanschlüsse.

von M.A. S. (mse2)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
iiii schrieb:
> Wie kommst Du auf diese Werte, da keine Dicke der Leiterbahn angegeben
> ist?

Das ist eine sinnvolle Vermutung, weil:
35µm ist der gebräuchlichste Standardwert. Und wer solche Fragen stellen 
muss, der verwendet vermutlich nichts anderes.

;)

von knallkopf (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aaron schrieb:
> Hi,
>
> ist es möglich  eine 0,356mm Leiterbahn mit etwa 6cm Länge mit 5V und 3A
> zu belasten?
>
> Gruß

Wird das ein Serienprodukt oder eine einmalige Geschichte, die danach in 
einem Gehäuse verschwindet und nie wieder geöffnet wird?

Wenn zweiteres: Löt ein Stück Draht drauf, fertig.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
M.A. S. schrieb:
> Das ist eine sinnvolle Vermutung, weil:
> 35µm ist der gebräuchlichste Standardwert.

Bei kommerziellen, durchkontaktierten Leiterplatten liegt die Dicke der 
Außenlagen meist sogar noch etwas höher. Entgegen der naiven Vermutung 
werden dann nämlich die Außenlagen mit 18um Folie hergestellt, auf die 
beim Durchkontaktieren weitere 20-30um Kupfer abgeschieden werden. 
Deswegen stellen die 35um eher eine Untergrenze dar, aber in der Praxis 
sind es um 42-45um, und zwar mit gewissen Dickenschwankungen. Dies 
sollte man bei impedanzkontrollierten Leitungen, insbesondere 
differentiellen Paaren, unbedingt berücksichtigen, neben den 
Dickenschwankungen des Lötstopplacks.

von georg (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aaron schrieb:
> ist es möglich  eine 0,356mm Leiterbahn mit etwa 6cm Länge mit 5V und 3A
> zu belasten?

Ja, wenn man es für Ok hält, dass die Leiterbahn mit 35 µ Kupfer und bei 
einer Umgebungstemperatur von 25 °C ca 125 °C heiss wird. 
Verantwortungsvolles Design sieht aber anders aus, so ist kurze 
Lebensdauer vorprogrammiert.

Georg

von HildeK (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas S. schrieb:
> Das ganze ist extrem längenabhängig,

Extrem nicht. Das gilt für kurze Leitungsstücke, da hatte ich ja die 
Wärmeableitung durch die Pads oder Flächen erwähnt, das gilt auch für 
Vias.
Aber hier waren 60mm angesetzt und ob 60mm oder 200mm, sie wird über 
weite Strecken bei den gegebenen Randbedingungen zu heiß sein. Bei 5mm 
oder weniger mit dicken Bauteilpads dran gebe ich dir recht, da kann man 
vermutlich die 3A ohne Probleme fließen lassen.
Ich hab mal in jungen Jahren eine 0.3mm Leiterbahn bis zum Durchbrennen 
mit Strom versorgt. Die was so 10cm lang und hatte am Ende Vias. 8cm 
davon haben geglüht ... Die Grenze lag zwischen 15A und 20A.

georg schrieb:
> Verantwortungsvolles Design sieht aber anders aus, so ist kurze
> Lebensdauer vorprogrammiert.

Richtig, nicht nur kurze Lebensdauer, sondern auch ggf. Brandgefahr.

Praktisch wird aber auch der Unbedarfte schnell merken, dass der 
Spannungsabfall an dem Leitungsstück unbrauchbar groß ist und das Design 
in die Tonne klopfen.
Wer auf 0,35mm Leitungen 3A fließen lässt, merkt schon bei der 
Inbetriebnahme, dass das nichts taugt. Und verbrennt sich vermutlich im 
eigentlichen Sinn des Wortes die Finger.

von HildeK (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas S. schrieb:
> Dies
> sollte man bei impedanzkontrollierten Leitungen, insbesondere
> differentiellen Paaren, unbedingt berücksichtigen, neben den
> Dickenschwankungen des Lötstopplacks.

... und nicht zu vergessen: die Umgebung (Bauteile, Gehäuseart und 
-abstand z.B.) geht auch in die Impedanz ein.
Deshalb legt man impedanzkontrollierte Leitungen auch in Innenlagen. 
Aber das war hier nicht das Thema.

von L. N. (derneumann)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert

von M.A. S. (mse2)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas S. schrieb:
> Deswegen stellen die 35um eher eine Untergrenze dar, aber in der Praxis
> sind es um 42-45um, und zwar mit gewissen Dickenschwankungen.
Interessant!
Trotzdem sollte man beim Layout doch wohl vorsichtshalber von der 
Untergrenze ausgehen.

von Ivo -. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn es nur etwas einmaliges ist, wovon ich jetzt einfach mal ausgehe, 
ist die Idee mit dem Kabel doch gar nicht schlecht?

Ivo

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
M.A. S. schrieb:
> Trotzdem sollte man beim Layout doch wohl vorsichtshalber von der
> Untergrenze ausgehen.

Das trifft nur zu, wenn es wie im hiesigen Fall um die 
Stromtragfähigkeit geht. Sobald Wellenwiderstände o.ä. relevant werden, 
muss man genauer hinschauen.

von Wolfgang (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HildeK schrieb:
> Die Länge hat letztlich nur Einfluss auf den Spannungsabfall ...

Bestimmt nicht. Üblicherweise wird die Kupferbahn nach einer Engstelle 
wieder breiter und Kupfer ist (nach Silber) einer der besten 
Wärmeleiter, d.h. die Wärme wird zu dem breiteren Teil der Bahn, der 
dann als Kühlkörper wirkt, weggeleitet. Je kürzer der dünne 
Leiterbahnteil, desto geringer der Wärmewiderstand, desto geringer die 
Temperaturüberhöhung, desto geringer die Heizleistung pro Länge und 
desto geringer die Temperatur.

von M.A. S. (mse2)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas S. schrieb:
> Das trifft nur zu, wenn es wie im hiesigen Fall um die
> Stromtragfähigkeit geht. Sobald Wellenwiderstände o.ä. relevant werden,
> muss man genauer hinschauen.

Vollkommen richtig. Aber das war ja nicht das Thema der Frage.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.