Strombelastbarkeit von sehr breiten Leiterbahnen, Platinen

Ajo Gast #6035925
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Hallo,

wie kann man den Leiterbahnbreitenbedarf abschätzen, wenn es um sehr 
hohe Ströme geht?

Es gibt ja diverse Rechner, welche die Leiterbahndicke abschätzen. Diese 
gehen aber nur ca. bis 30 Ampere. Die Breite verhält sich zur 
Stromstärke bei gegebener Erwärmung ja alles andere als linear.

Frage 1:
Wie kann ich abschätzen, welche Breite / Fläche benötigt würde wenn ich 
z.B. 100 A auf einer 105µ Lage(n) DC führen möchte (Innenlage). Ich es 
gibt auch Stromschienen, möchte ich aber nicht.

Frage 2:
Gibt es für AC Ströme Simulationsprogramme (am besten frei verfügbar 
:-D) welche die Stromverteilung im Leiter simulieren könnnen?

Dank und Gruß
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Sebastian S. #6035963
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Wenn irgend möglich würde ich mir eine so hohe Strombelastung auf einer 
INNENLAGE verkneifen. Anders sieht es natürlich aus, wenn es um eine 
Kurzzeitbelastung geht. Dann pass aber bei den Durchkontaktierungen auf. 
Also nix mit 2 mal 0,2 mm Via.
Auf jeden Fall würde ich es zur Maxime erheben, die Strecken noch kürzer 
als kurz, zu lassen. Sonst tust Du allen einen Gefallen, wenn Du 
Schienen verwendest.
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Mike Gast #6035984
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Ajo schrieb:
> Wie kann ich abschätzen, welche Breite / Fläche benötigt würde wenn ich
> z.B. 100 A auf einer 105µ Lage(n) DC führen möchte (Innenlage)?

Diese Frage kommt in diesem Forum häufig vor.
Bei der Fragestellung fehlt aber immer etwas entscheidendes.
Es fehlt der gewünschte Temperaturanstieg(gegenüber der 
Umgebungstemperatur)

d.h.
100A, 105µm Cu-Höhe und z.B. 25°C Temperaturanstieg.
Wie breit muss die Leiterbahn sein?
Antwort: Saturn-Rechner 73mm

(schätzen konnte ich das nicht)

LG
Mike
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Stromberg B. Gast #6036421
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Bei 35um komme ich auf 60mm Breite. Bei 105um würden demnach 20mm Breite 
ausreichen. Da schmalere Leiterbahnen eine geringere Oberfläche haben, 
geben sie die Wärme schlechter an die Umgebungsluft ab. Deswegen würde 
ich auch bei einer Stärke von 105um die 60mm Breite beibehalten!
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Ajo Gast #6036498
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Sven B. schrieb:
> Zu #2, Sonnet kann das, die kostenlose Version ist für sowas auch
> ausreichend.

Wow, Danke für den Tipp. Das kannte ich noch nicht!

Sebastian S. schrieb:
> Wenn irgend möglich würde ich mir eine so hohe Strombelastung auf einer
> INNENLAGE verkneifen. Anders sieht es natürlich aus, wenn es um eine
> Kurzzeitbelastung geht. Dann pass aber bei den Durchkontaktierungen auf.
> Also nix mit 2 mal 0,2 mm Via.

DAnke für die tipps. Geht leider nicht. Aber Danke... ich hatte letztens 
mal einen Rechner gefunden der zumindest den Wiederstand an den Dukos 
abschätzen konnte.

Mike schrieb:
> 100A, 105µm Cu-Höhe und z.B. 25°C Temperaturanstieg.
> Wie breit muss die Leiterbahn sein?
> Antwort: Saturn-Rechner 73mm

Temperaturanstieg ist natürlich ein Parameter. Danke für deine Infos. 
Könntest du noch sagen wo dein Saturnrechner zu finden ist? Danke!

Stromberg B. schrieb:
> Bei 35um komme ich auf 60mm Breite. Bei 105um würden demnach 20mm Breite
> ausreichen. Da schmalere Leiterbahnen eine geringere Oberfläche haben,
> geben sie die Wärme schlechter an die Umgebungsluft ab. Deswegen würde
> ich auch bei einer Stärke von 105um die 60mm Breite beibehalten!

Quelle bitte. Danke!


Schon mal vielen Dank für die hilfreichen Tipps!!!
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Georg Gast #6036661
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Sebastian S. schrieb:
> Wenn irgend möglich würde ich mir eine so hohe Strombelastung auf einer
> INNENLAGE verkneifen

Das ist umstritten. Früher hiess es, auf Innenlagen 50% des Stroms der 
auf Aussenlagen zugelassen wäre, neuere Untersuchungen haben ergeben, 
dass der Unterschied viel geringer ist.

Meistens hat man dann sowieso mehrere Innenlagen mit Hochstrom, die sich 
gegenseitig beeinflussen, und mit unterschiedlichen Abständen bzw. 
Prepreg-Dicken. Das ist viel zu komplex zum Berechnen, man kann die 
kalkulierten Werte nur als Anhaltspunkt nehmen und praktische 
Experimente damit machen. Wobei man erst mal die Möglichkeit haben muss 
mit z.B. 100 A zu messen.

Georg
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Rainer S. Persönliche Seite #6037170
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Ajo schrieb:
> ca. bis 30 Ampere

Aus guten Grund nur bis 30A. Die Leiterbahn wird immer breiter und die 
Isolationabstände müssen eingehalten werden das wird dann umständlich 
bzw. nicht umsetztbar. Die Leiterbahn muss dicken Strom führen so 
dünn(70um) und dann noch so breit(33,3mm) das ist nicht praktikabel.

Deswegen macht man sowas nicht auf einer Platine sondern verkabelt es im 
Schaltschrank ordentlich mit Kabeln.
z.B. nur die Ansteuerelektronik geht von der Platine raus zum 
Umrichter/Vollbrücke und der übernimmt die dicken Ströme.

Nehmen wir mal paar Werte aus der Tabelle und rechnen mit 
Dreisatz:https://www.dischereit.de/tipps/faq/strombelastbarkeit-von-leiterbahnen
5.00mm bei 70um = 20°C =15A
6.00mm bei 70um = 20°C =18A

Angenommen pro 1mm sind 3A wobei die Tendenz nach oben geht, aber lassen 
wir das mal außen vor und bleiben auf der sicheren Seite. Nur meine 
Einschätzung wie ich es machen würde.

100A/3A= 33,3mm bei 70um
OK 33,3mm sind was viel, aber bei 100A könnte es reinhauen.
Desweiteren muss du noch Isolationsabstände einhalten usw.

Dann müssen die 100A wo rein fließen? Bitte berücksichtige die Verluste 
bzw. noch Schaltverluste, wenn PWM im Spiel ist! Das muss du alles 
ausrechnen!
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