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2019年1月24日DC / DC

铜箔的阻抗(电阻)和电感(电感)

配置DC / DC转换器的机板电路

机板设计虽然重要,不过除了设计之外,有时候也应该事先了解机板或铜箔主体。这次要说明机板的构造或材料相关特性,以及铜箔的阻抗和电感。

关于机板

。右图为机板的切面模式图此为机板的基本构造和特性,请事先牢记重点条列如下:

  • 表面及背面铜箔的内层和厚度大多不同。
  • 基材的铜箔大多比较厚,散热性高。
  • 基材为通用厚度,以玻纤板(预浸料坯)调整厚度。
  • 视基材和玻纤板的种类而定,有些材质会产生偏移(迁移),有时无法承受高湿度测试。
D4_10_pcb

銅箔的阻抗

理所当然,铜箔(配线)是有阻抗的。由于在大电流流动的条件下会产生导通损失,也就是电压下降或发热,因此大电流线路有必要检阅铜箔的阻抗値。

铜箔的阻抗以单位面积来思考。图10表铜箔每单位面积之阻抗值。条件为一般厚35μm的,宽1mm时,长1毫米铜箔之阻抗値。

一般阻抗的计算以下列公式可以表示。

D4_10_fomu1.gif

D4_10_fig10

若依图10每单位面积之阻抗値RP进行计算,则结果如下:

D4_10_fomu2

例如,25℃時寬3毫米,長50 mm銅箔的阻抗値在進行以下計算後將為8.17Ω。

D4_10_fomu3

由此阻抗値可知,3電流流動時之電壓下降為24.5 mv。此外,溫度上升到100℃時,從圖表可知阻抗値將增加29%,因此,電壓下降也將增為31.6 mv。

此铜箔导致的电压下降视必要条件而定,有时会成为极大的问题,因此基本上必须从电流和温度条件来讨论配线幅度。

铜箔的电感

铜箔理所当然也存在着电感。请抱持有阻抗,电容,电感等寄生成分存在的想法。

铜箔的电感(亦即感应系数,电感)公式如下:

D4_10_fomu4

由此公式可以知道,电感(感应系数)几乎不受铜箔厚度左右。

图11为铜箔的电感(感应系数)计算值。从图表可以知道,即使线幅2倍时,令人意外地,电感(感应系数)也不会下降。

想抑制寄生电感的影响,将配线长度变短是最佳解决方案。

倘若在电感L [H]之印刷配线(印刷布线)间所传播之电流于时间T [秒]内变化I [A],则其印刷配线两端将发生以下电压。

D4_10_fomu5

例如,若寄生电感6NH之印刷配线有2A电流流动为10ns,则将发生以下电压。

D4_10_fomu6

D4_10_fig11

寄生电感也视条件而定,除了会导致大电压的发生并影响动作外,有时还会使零件破损,必须特别注意。

重点:

·事先了解机板的基本构造。

・銅箔的阻抗在電壓下降後顯現,對溫度有相依性。

·铜箔的电感视情况而定,有时会使高电压发生,必须注意。

·降低电感的有效方法是缩短配线。

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