اتصال کوتاه

.

.

.

در این جا قابلیت «تحمل جریان» مسیرهای مسی روی فیبرهای مدارچاپی را در ارتباط با پهنای آنها و گرمایش مجاز مورد بحث قرار می دهیم. اطلاعاتی که در این جا عرضه می شوند با فرض لایه ی مسی به ضخامت 35 میکرومتر (معادل واحد انگلیسی «1 اونس بر فوت مربع» ) می باشد. برای فیبرهای معمولی که جنس ماده ی پایه ی آنها RF4 است، اما ضخامت لایه ی مسی آنها متفاوت باشد، نمی توان مقادیر ارایه شده در این مطلب را به صورت خطی بر آن مقادیر انطباق داد و بهتر است که از جداول داده شده در مطالب بعدی بهره گیری کرد.

.

.

رابطه ی میان فاصله ی نوارهای مسی و اختلاف مجاز پتانسیل میان نوارهای مجاور برابر با 5V/mil یا 200V/mm  داده شده است. البته باید توجه داشت که برای نوارهای مسی حامل ولتاژ شبکه (220 ولت) فاصله ی اطمینان بیشتری در نظر گرفته می شود. در این خصوص می توان به رویه ی 841 در کتاب Art of Electronics مراجعه نمود. اما ما هم مطلب جداگانه ای در این خصوص ارایه خواهیم کرد.

تصور غلطی رایج است که با قلع اندود کردن نوار مسی می توان تحمل آن نسبت به عبور جریان الکتریکی را افزایش داد. واقعیت، اما، این است که:

از این جا نتیجه می گیریم: لایه ای از قلع که همان مقدار مقاومت اهمی داشته باشد و بتواند همان مقدار جریان را عبور دهد، باید 4/8 بار ضخیم تر از برادر مسین خود باشد. در فیبرهای معمولی FR4 که ضخامت لایه ی مسی 35 میکرومتر است، لایه ی معادل قلعی باید 3/0 میلی متر باشد. در فیبرهایی که ضخامت لایه ی مسی آنها 70 میکرون است، لایه ای از قلع به ضخامت 6/0 میلی متر ضروری خواهد بود. و تازه با همه ی این ها مقدار مقاومت نوار نصف شده است، در حالی که با دو برابر شدن جریان، مقدار تلفات گرمایی هم دو برابر می شود! چرا؟ چون:

فرض کنیم که مقاومت نوار مسی 2 اهم و جریان عبوری 3 آمپر باشد. توان تلف شده 18 وات خواهد بود. حال با نصف کردن مقاومت اهمیِ نوار مسی به یک اهم، جریان دو برابر می شود و به 6 آمپر می رسد. چون در فرمول بالا، توان با مجذور مقدار جریان متناسب است، بنابراین توان تلفاتی به 36 وات افزایش پیدا می کند!

بنابراین، با دو برابر کردن ضخامت نوار مسی با این روش،  مقدار جریان را تنها باید 1/41 بار افزایش دهیم تا  مقدار تلفات ثابت باقی بماند.

روش عاقلانه تر و حرفه ای تر، لحیم کردن یک سیم مسی ضخیم یا پیچ کردن یک تسمه (شین) مسی روی نوار مسی فیبر مدار چاپی است.

پهنای نوار مسی فقط در خطوط تغذیه و نیز در «اتصال های زمین» اهمیت پیدا می کند. برای سیگنال های تنظیم و فرمان الکتریکی – مثلاً در مدارهای اندازه گیر آنالوگ با تقویت  کننده های عملیاتی یا مدارهای دیجیتالی – توصیه می شود که نوارهای ارتباطی مسی تا حد ممکن باریک و نازک نگه داشته شوند. این امر باعث کاهش ظرفیت های خازنی ناخواسته بین خطوط و پایین آمدن احتمال به نوسان درآمدن مدار می گردد.

.

رفتار نوارهای مسیِ مدار چاپی در برابر پالس

در مورد ماده ی مس این مشخصه ها را داریم:

در فرمول ساده شده ی زیر، A مساحت سطح مس بر حسب میلی متر مربع است. افزایش دما با «دلتا تی» نمایش داده شده است:

فرمول بالا برای پالس های جریانی مربع شکل معتبر است. برای شکل پالس های دیگر باید به کمک اندازه گیری و یا شبیه سازی، مقدار متناظر با I²t پیدا شود.

مثال: طول پالس یک میلی ثانیه و جریان آن هزار آمپر است.

.

.

مطالب مرتبط:

یک روش ساده و دقیق برای چاپ فیبر مدار چاپی

چند نکته در طراحی فیبر مدار چاپی

.

.

منبع:

http://www.mikrocontroller.net

.

.