Hallo,
vielleicht könnt Ihr mir helfen. Ich habe vor Jahren Aufnahmen einer
Wärmebildkamera gesehen die Leiterbahnen mit unterschiedlichen Winkeln
aufnahm. Also die Wärmeentwicklung von Leiterbahnen mit 45°, 90° und
>90° Winkeln zeigt. Leider finde ich diese Aufnahmen nicht mehr. Kann
mir da jemand weiterhelfen.
Vielen Dank
:
Verschoben durch Moderator
Kenne die Aufnahmen nicht aber was ist denn die zugrunde liegende Frage?
Klingt so, als ob der Winkel eine Rolle bei der Wärmeableitung spielen könnte. Kann ich mir aber nicht vorstellen.
Die Frage ist: Wie ist die Wärmeverteilung innerhalb einer Leiterbahn bei unterschiedlichen "Knickwinkeln"
Angehängte Dateien:
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Stromdichte.png
81 KB
Hier ist mal eine Simulation. Ich weiß aber das es im Netz original Wärmebild aufnahmen gibt
Kennt niemand Simulationen oder Wärmebildaufnahmen eines gewinkelten Leiters?
Ich bezweifle, dass es hierbei mehr als theoretische Unterschiede in der Temperatur geben dürfte. Auch wenn, wie ein Vorposter bemerkte, die Stromdichte mit der Wärmeentwicklung korreliert, kommen dann etliche weitere Punkte zum tragen: * die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer ist ausgesprochen gut, die vom Platinenmaterial im Vergleich sehr schlecht * die Wärmeabstrahlung findet also über die Oberfläche statt, dabei spielen Winkel der Leiterbahnen keine Rolle. * dies wäre anders, wenn die Leiterbahnen mehrere mm dick wären, weil dann auf der Aussenseite eines Winkels deutlich mehr Wärme abgeben würde, als innerhalb eines Winkels, wo sich die umgebende Luft dann auch noch mehr erwärmen würde. Insofern bin ich wirklich gespannt, ob es hier mehr als akademische Unterschiede im 1/10°C Bereich gibt. Zumal ja eine Leiterbahn, die merklich warm wird, ohnehin falsch dimensioniert ist (Wärmeleitflächen ausgenommen).
Bei den heute üblichen Geschwindigkeiten sollte man die Kurven nicht zu eng machen, sonst fliegen die Elektronen heraus :-)
Stefanus F. schrieb: > sollte man die Kurven nicht zu > eng machen, sonst fliegen die Elektronen heraus :-) Dagegen spricht aber, dass die Leiterbahnen laut Simulation innen heiss und aussen kalt sind - geradeaus fliegende Elektronen müssten aber aussen gegen das Ende der Leiterbahn prallen, innen wären garkeine. Ich schätze die Simulation ist für Leiterbahnen von einigen mm Breite erstellt worden und soll die end- und sinnlose Diskussion über 45-Grad-Ecken befeuern. Für heutige Leiterbahnen um die 5 mil Breite ist das ganze völlig irrelevant. Georg
Beitrag #5837081 wurde von einem Moderator gelöscht.
Ich denke deine Simulation zeigt den prinzipiellen Einfluss sehr gut. Wobei du in der Realität ein Layout nie so an der Grenze dimensionieren solltest, dass die etwas ausmachen. Wenn überhaupt ist eher der Hintergedanke wichtig, dass du dir eine höhere Kapazität einfängst, je spitzer der Winkel der Leiterbahn ist. Das ganze wird aber wiederum erst bei sehr hohen Frequenzen wichtig.
Ingo Less schrieb: > Wühlhase schrieb: >> Stromdichte != Temperatur > Stromdichte ~ Temperatur Überleg dir mal, wie sich die Leitfähigkeit von Cu zur Temperatur verhält. Und was daß mit der Stromdichteverteilung macht. Da korrelieren noch einige andere Faktoren mit. Aufgrund der Stromdichte auf die Temperatur zu schließen halte ich daher für unsinnig. Und ich schätze, der Effekt der Leitfähigkeitsänderung bei Temperaturänderung wurde in der Simulation da oben nicht berücksichtigt.
Peter Petersson schrieb: > Das ganze wird aber wiederum erst > bei sehr hohen Frequenzen wichtig. Nein es wird auch bei hohen Frequenzen nicht "wichtig". Es hat einen Effekt, aber der ist zu vernachlässigen was die EMI-Eigenschaften angeht. Siehe hier http://montrosecompliance.com/wp-content/uploads/2014/09/corners-USA.pdf
Fabian Prein schrieb: > Hier ist mal eine Simulation. Ich weiß aber das es im Netz > original > Wärmebild aufnahmen gibt Hast du die selbst gemacht? Wo ist die her? Sieht mir eher nach einer mechanischen Belastung unter Finite Elemente aus. Warum sollten die Elektronen im Spitzwinkel die Kurve nicht kriegen? Eigentlich ist es nur eine Verbreiterung der Leiterbahn. Je spitzer, desto mehr Cu, desto bessere Kühlung. Deine Simulation leuchtet mir nicht ein.
Der Strom nimmt den kürzesten Weg. Um die Ecke ist die Stromdichte somit höher als aussen. Dadurch hat man eine Erwärmung und eine bessere Leitfähigkeit.
michael_ schrieb: > Warum sollten die Elektronen im Spitzwinkel die Kurve nicht kriegen? Das war ein Witz
Physikinteressierter schrieb: > Zumal ja eine Leiterbahn, die merklich warm wird, ohnehin falsch > dimensioniert ist (Wärmeleitflächen ausgenommen). Was meinst du wohl, warum bei der Dimensionierung von Leiterbahnen neben der Stromstärke als weiterer zentraler Parameter die zulässige Erwärmung in die Rechnung eingeht.
Physikinteressierter schrieb: > Zumal ja eine Leiterbahn, die > merklich warm wird, ohnehin falsch dimensioniert ist Ja. Layouter haben zwar üblicherweise Tabellen zur Hand, die ihnen bei geg. Stromstärke und Breite eine Temperaturerhöhung angeben. Der Hintergrund sind Sicherheitsaspekte. Meist sind die Tabellen nutzlos bzw. nicht hilfreich: Bei vielen modernen Designs mit FPGAs, schnellen Prozessoren etc. sind die Core-Spannung relativ klein (bis <1V), demnach die Ströme größer und außerdem die Spannungstoleranz der ICs oftmals <5%, so dass das Hauptproblem der Spannungsabfall auf den Zuleitungen ist. Zwangsweise will man den so klein wie möglich halten und damit tritt das Problem einer Erwärmung der Leiterbahn weit in den Hintergrund. Die sind dann möglichst als Fläche ausgeführt und an den Ecken passiert nichts messbares. Das ist sicher anders bei der Versorgung einer Hochstromlast aus 12V oder mehr, wo der Spannungsabfall oft nicht so sehr im Vordergrund steht. Da wird man entsprechend breite (und dicke) Leiterbahnen verwenden und dann fallen Effekte an Ecken auch nicht auf und sind nur noch akademisch.
Sebastian schrieb: > Der Strom nimmt den kürzesten Weg. Um die Ecke ist die Stromdichte > somit > höher als aussen. Dadurch hat man eine Erwärmung und eine bessere schlechtere > Leitfähigkeit. Metalle haben üblicherweise einen höheren Widerstand bei höherer Temperatur (positiven Temperatur-Koeffizienten).
Sebastian schrieb: > Der Strom nimmt den kürzesten Weg. Um die Ecke ist die Stromdichte somit > höher als aussen. Dadurch hat man eine Erwärmung und eine bessere > Leitfähigkeit. Die fehlen wohl noch ein paar Grundlagen. Die Länge des Weges ist dem Strom völlig egal. Der orientiert sich am Weg des kleinsten Widerstandes, d.h. je größer der Widerstand des Stromweges, um so weniger Strom fließt dort. Um Hochfrequenz geht es hier wohl nicht. Und das mit dem positiven TK hat Robert schon ganz richtig angemerkt.
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