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Hallo zusammen Auf meiner Leiterplatte muss eine Verbindung zwischen Steckverbinder und Relais-Pin hergestellt werden. Die Distanz ist mit gut 4mm nicht gross, es fliessen aber dauerhaft (Mehrere Stunden ohne Unterbrechung) 10A bei 12V DC. Aktuell ist die Leiterbahn 2.5mm breit und 35um dick. Die Leiterbahn ist auf der unteren und oberen Seite und damit bereits doppelt geführt. Dicke Dicke der Leiterbahn muss 35um bleiben. Was ist Eure Meinung? - Funktioniert ohne weitere Massnahmen? - Untere Leiterbahn mit Lötzinn auffüllen? (Oben geht nicht) - Leiterbahn für bessere Wärmeverteilung grösser ausführen? Vielen Dank und Gruss, Henner
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Henner S. schrieb: > Aktuell ist die Leiterbahn 2.5mm breit und 35um dick. Warum so sparsam? Da ist doch Platz genug. > - Untere Leiterbahn mit Lötzinn auffüllen? (Oben geht nicht) Die spezifische Leitfähigkeit von Lötzinn ist um einen Faktor 7 schlechter als die von Kupfer. Da kannst du besser 1.5mm² Cu-Draht über die Leiterbahn löten und würdest den Widerstand damit um einen Faktor 8 verringern, Freistellung im Lötstopp nicht vergessen. > Die Distanz ist mit gut 4mm nicht gross Wie sich die Länge auswirkt, hängt davon ab, wie die Leiterbahn an den Enden abgeschlossen ist, d.h. wie dort Wärme abgeleitet wird. Die Stromtragfähigkeit deiner Durchkontaktierungen hast du nachgerechnet? Oder sind das gleichzeitig Anschlüsse, die mit Pin/Lötzinn aufgefüllt werden?
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Rainer W. schrieb: Hi Rainer, danke für Deine Antwort. > Henner S. schrieb: >> Aktuell ist die Leiterbahn 2.5mm breit und 35um dick. > > Warum so sparsam? Da ist doch Platz genug. Ich kann die Fläche der Leiterbahn vergrössern. Bin mir aber nicht sicher, ob die thermischen Änderungen ausreichen und dadurch weitere Massnahmen tatsächlich unnötig werden. > >> - Untere Leiterbahn mit Lötzinn auffüllen? (Oben geht nicht) > Die spezifische Leitfähigkeit von Lötzinn ist um einen Faktor 7 > schlechter als die von Kupfer. Da kannst du besser 1.5mm² Cu-Draht über > die Leiterbahn löten und würdest den Widerstand damit um einen Faktor 8 > verringern, Freistellung im Lötstopp nicht vergessen. Ja, das ist mir bewusst. Daher wäre es auch nicht meine favorisierte Lösung, die Frage ist ob es evtl. trotzdem ausreicht. 1.5mm² Cu-Draht über die Leiterbahn löten habe ich auch überlegt, wenn es nicht sein muss würde ich aber verzichten. Nicht falsch verstehen, ich habe keine Angst vor Aufwand/Arbeit. Nur wenn es nicht sein muss, würde ich es mir bei Handbestückung von >50 Stück gerne ersparen. Gruss Henner
Henner S. schrieb: > Ich kann die Fläche der Leiterbahn vergrössern. Die Verbreiterung der Leiterbahn erhöht nicht nur die Kühlfläche, sondern verringert zusätzlich auch die Verlustleistung. Den Artikel zur Leiterbahnbreite hast du gelesen?
https://www.multi-circuit-boards.eu/leiterplatten-design-hilfe/oberflaeche/leiterbahn-strombelastbarkeit.html Untere Leiterbahn mit Lötzinn auffüllen Wäre eine Möglichkeit
Rainer W. schrieb: > Den Artikel zur Leiterbahnbreite hast du gelesen? Ja, den Artikel habe ich in meiner vorherigen Recherche bereits gelesen. Jedoch konnte ich keine abschliessende Sicherheit gewinnen, ob das Vergössern der Leiterbahn in der Praxis ausreicht um dauerhaft DC 10A zu leiten. Daher stelle ich die Frage und bin interessiert, was andere machen würden. Danke und Gruss
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> Jedoch konnte ich keine abschliessende Sicherheit gewinnen, ob das > Vergössern der Leiterbahn in der Praxis ausreicht um dauerhaft DC 10A zu > leiten. Daher stelle ich die Frage und bin interessiert, was andere > machen würden. Naja mit Fragen allein bleibt man der Theorie verhaftet und erreicht die Praxis nie. Das schafft halt nur ein Experiment oder reverse Engineering. Zum Experimentieren eignen sich beispielsweise komplett kaschierte Platinen bei denen man durch Ritzen die gewünschte Breite erreicht.
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A: 2,5mm × 70µm = 0,175mm² L: 4mm = 0,004m I: 10A Rho: 0,0178 Ω*mm²/m Ich komme da auf einen Widerstand von: R: 0,0178 Ω*mm²/m × 0,004m ÷ 0,175mm² = 0.407 mΩ Und eine Leistung von: P: 100 Quadratampere × 0.407mΩ = 40.7mW Da müsste bestimmt aktiv gekühlt werden. ;-)
Norbert schrieb: > Da müsste bestimmt aktiv gekühlt werden. ;-) Wird es ja durch einen 10mm² "Oberflächenkühlkorper". :-)
10mm Breite wäre ok bei 20 Grad. Wenn du aus dieser Vorgabe bei 35µ den Querschnitt errechnest, dann weißt du auch mit welchem Draht man da eine gute Brücke für den Strom bauen kann. überschlagen sind das 0,35mm2. Das Zinn, welches da noch dazu kommt ist deine Reserve...
Linear Technology kennt eine ganz einfache Regel:
1 | The minimum trace width for 1oz copper foil is 0.02" per amp |
2 | to ensure the trace stays at a reasonable temperature. |
Danach sind 5mm genau vernünftig :) Aber zu dieser Frage findest du im Internet beliebig viele Antworten. Wenn ich daraus meinen Mittelwert nehme, bekäme eine lange 5mm Leiterbahn 50 Grad Übertemperatur. Das finde ich nicht mehr vernünftig. Aber hier geht's um 4mm die vom Steckerpin und dem Kabel gekühlt werden (und leider auch vom Relais).
Bauform B. schrieb: > Aber hier geht's um 4mm die vom > Steckerpin und dem Kabel gekühlt werden (und leider auch vom Relais). Ja, bei 40mW Verlustleistung muss man schon Obacht geben, dass es sich nicht selbst entlötet.
Rainer W. schrieb: > Die Stromtragfähigkeit deiner Durchkontaktierungen hast du > nachgerechnet? und warum nicht mehr Durchkontaktierungen nutzen auf der Leiterbahn?
Thomas K. schrieb: > Untere Leiterbahn mit Lötzinn auffüllen Wäre eine Möglichkeit Da gab es mal einen Beitrag dazu, es bringt nicht viel, weil der Widerstand des Zinns zu groß ist. Ich löte in solchen Fällen ein 1,5qmm Leiter auf die Leiterbahn.
Norbert schrieb: > A: 2,5mm × 70µm = 0,175mm² > L: 4mm = 0,004m > I: 10A > Rho: 0,0178 Ω*mm²/m > > Ich komme da auf einen Widerstand von: > R: 0,0178 Ω*mm²/m × 0,004m ÷ 0,175mm² = 0.407 mΩ > Und eine Leistung von: > P: 100 Quadratampere × 0.407mΩ = 40.7mW > > Da müsste bestimmt aktiv gekühlt werden. ;-) Endlich mal einer, der es nachrechnet. 40 mW ist doch Nasenwasser, wird so warm wie eine Led.
Henner S. schrieb: > Was ist Eure Meinung? Offiziell zu schmal. Eigentlich könntest du sie verbreitern. Praktisch kannst du eine in Betrieb befindliche Platine mit 10A belasten und per Thermometer messen ob die Leiterbahn nicht zu warm wird (bei IR Thermometer Emissionskoeffizient beachten). So machen es auch die Profis, weil jede Berechnung nur eine theoretische Abschätzung ist. Denn: es kann Kühlung über die Lötpads erfolgen oder auch Wärmeeintrag. BSH hatte mal das Problem, das die Leiterbahn die Warme nicht über den Lötkontakt ans Relais abgeben konnte weil das Relais seinerseits gerne die Leiterbahn als Kühlung gehabt hätte. Hat BSH Millionen gekostet https://productsafety.bsh-group.com/gb/en/dishcare
Vielen Dank für die zahlreichen Antworten! Ich werde einige gute Hinweise berücksichtigen und die Schaltung sicher auch mal über einen längeren Zeitraum mit 10A belasten. Schönes Wochenende
Henner S. schrieb: > es fliessen aber dauerhaft (Mehrere Stunden ohne Unterbrechung) 10A bei > 12V DC. Mich irritiert etwas der Ausdruck "10A bei 12V" – klingt danach, als wäre damit 12V Spannungsabfall an der Leiterbahn gemeint. Dann bräuchte man wohl tatsächlich eine aktive Kühlung für letztere. :-D Natürlich ist sicher gemeint, dass die Leiterbahn ein Potential von 12V gegenüber irgendeiner Masse hat, was hier aber bei der Stromtragfähigkeitsbetrachtung gar keine Rolle spielt. (Für die Abstände hingegen schon, was aber wieder ein anderes Thema ist, und bei 12V auch eher irrelevant.)
Falk B. schrieb: > #germanangst Vorsicht ist keine Feigheit und Leichtsinn kein Mut, warum sollte man als Privatentwickler so mies sein wie oft Profis?
https://www.youtube.com/watch?v=IuKfJN27w_g&t=2770s Eine 6mil (0,15mm) breite Leitung brennt bei 4,3A durch.
Kalkulator: https://www.digikey.de/de/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-pcb-trace-width
Joachim B. schrieb: > warum sollte man > als Privatentwickler so mies sein wie oft Profis? Meinst du: Nicht einfach mal kurz durchrechnen und nüchtern und sachlich bewerten?
Norbert schrieb: > Meinst du: Nicht einfach mal kurz durchrechnen und nüchtern und sachlich > bewerten? kann machen wer kann, andere hauen 500% Zuschlag darauf weil sie die späteren Bedingungen noch nicht kennen. Wen juckt breitere Leiterbahn und mehr Durchkontaktierungen? Für nicht verwendetes Kupfer auf Leiterplatten gibt es kein Geld zurück.
Joachim B. schrieb: > Für nicht verwendetes Kupfer auf Leiterplatten gibt es kein Geld zurück. Ist ist nicht sogar besser für das Ätzbad mehr Kupfer stehen zu lassen? Also sollte es einen Rabatt bei bei großer Kupferfläche geben.
Joachim B. schrieb: > kann machen wer kann, andere hauen 500% Zuschlag darauf weil sie die > späteren Bedingungen noch nicht kennen. Na ja, um irgendwo 500% drauf zu hauen, muss man ja erst einmal 'ne baseline etablieren.
Norbert schrieb: > Na ja, um irgendwo 500% drauf zu hauen, muss man ja erst einmal 'ne > baseline etablieren. davon kann man ausgehen, in seinem Beispiel hat er ja für die 10A DC keine 1mil Leiterbahn genutzt. Je weniger Widerstand der Leiterbahn umso weniger an dieser Stelle ohmsche Verluste mal unabhängig von der Umgebungstemperatur.
Hardy F. schrieb: > Ist ist nicht sogar besser für das Ätzbad mehr Kupfer stehen zu lassen? > Also sollte es einen Rabatt bei bei großer Kupferfläche geben. Das kommt auf den Prozess an. Solange die Kupferschicht erst nach dem Ätzen auf Nennstärke gebracht wird (pcb copper deposition), spart weniger Fläche Kupfer. Joachim B. schrieb: > Je weniger Widerstand der Leiterbahn umso weniger an dieser Stelle > ohmsche Verluste mal unabhängig von der Umgebungstemperatur. Die ohmschen Verluste steigen mit der Temperatur (0.004 1/K bezogen auf 20°C)
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Rainer W. schrieb: > Die ohmschen Verluste steigen mit der Temperatur (0.004 1/K bezogen auf > 20°C) ach [/LORIOT]
Hardy F. schrieb: > Ist ist nicht sogar besser für das Ätzbad mehr Kupfer stehen zu lassen? > Also sollte es einen Rabatt bei bei großer Kupferfläche geben. Nein, weil ein Leiterplattenhersteller natürlich das weggeätzte Kupfer recycelt und nicht wegschmeisst wie der dumme Hobbybastler müsste eine Platine mit wenig Kupfer sogar billiger sein.
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