Индуктивность дорожки печатной платы

Я планирую сделать сильноточный (200A+) PWM на печатной плате, и я боюсь, что индуктивность дорожек печатной платы будет огромной проблемой... поэтому у меня есть несколько вопросов:

1- Как рассчитать индуктивность дорожки?

2- Чем шире дорожка, тем меньше сопротивление, но это работает и для индуктивности?

Я знаю, что будут проблемы с частотами, но я просто хочу почувствовать...

Звучит интересно и опасно. Какова будет скорость фронта или время нарастания вашего ШИМ-сигнала? Кроме того, вы на самом деле не просто измеряете индуктивность трассы, индуктивность измеряется в петле, поэтому вам нужно учитывать свою трассу и ее обратный путь, чтобы получить полную картину. На индуктивность трассы влияет ширина, а также расстояние между двумя точками соединения. Я предполагаю, что вы захотите, чтобы толстая трасса и обратная плоскость были как можно короче.
Это контроллер H-Bridge для боевых роботов :D Я еще не знаю всех подробностей, так что я все еще обдумываю все проблемы, которые у меня возникнут...
Я только что проверил онлайн-калькулятор ширины трассы. Для 200 А, допускающего повышение температуры на 20 °С, с медью весом 2 унции они рекомендуют ширину трассы 6 дюймов. Два калькулятора примерно сошлись в этом значении, но в одном есть примечание, что расчет основан на таблицах, которые охватывают только ток до 35 А, поэтому он может быть неточным. Я не нахожу в беглом поиске ни таблиц, ни калькуляторов на 200 А.
Я думаю, если вы можете дать нам больше информации о том, что вы действительно пытаетесь сделать, мы могли бы придумать некоторые идеи о том, как это сделать без необходимости переключать 200 А на высокой скорости.
Я очень благодарен за все усилия, но мой вопрос был только об индуктивности, мне любопытно, как она ведет себя в соответствии с измерениями трассы ... не только в связи с этой проблемой, но и просто для того, чтобы знать на будущее: D
Просто чтобы прояснить ситуацию, план на данный момент - это H-мост N-MOSFET для двигателя постоянного тока, выдерживающий не менее 200 А. Я знаю, что результаты, которые вы получили с помощью этого калькулятора, основаны только на сопротивлении, но я сомневаюсь, как ведет себя индуктивность, когда я изменяю геометрию дорожек .... если я делаю дорожки шире, сопротивление уменьшается, но как ведет себя индуктивность в этом случае? Будет ли он также уменьшаться или увеличится, и мне придется найти какой-то средний член и компенсировать импеданс с помощью конденсатора?
Не используйте печатную плату для цепей на 200 А! Не все должно быть на печатной плате. Например, аккумулятор вашего автомобиля не подключен к стартеру через печатную плату.
Импеданс трассы вряд ли будет проблемой для любой частоты, которую вы можете получить с 200-амперными полевыми МОП-транзисторами. Импеданс двигателя также будет гораздо большим фактором. Для чего-то такого размера вы, вероятно, захотите прикрутить / зажать полевые транзисторы к медной шине, а не припаивать.
Я видел, как у некоторых людей были проблемы с индуктивностью печатной платы, все МОП-транзисторы взорвались только потому, что следы, даже двигатель не был подключен ...
@Kaz Есть много контроллеров H Bridge, которые могут обрабатывать 200+A, и нет никакого способа сделать его пригодным для самолета или робота, если он не является модульным как печатная плата.

Ответы (2)

Каковы ваши спецификации для сопротивления меди? Если вы можете соответствовать спецификациям сопротивления, проблема индуктивности БУДЕТ УМЕНЬШЕНА до того же диапазона импеданса, что и сопротивление для плоской меди.

Если известно отношение длины l к диаметру d, можно рассчитать индуктивность L, последовательное сопротивление Rs, а соотношение сторон l/d связано с Q = L/Rs для данного материала проводника.

Рассмотрим импеданс для меди на частоте 1 МГц.

  • соотношение сторон, = l/d = 5 10 125 1250 12 500
  • Качество импеданса = Q = L/Rs 2,6 4 8 12 16
  • где импеданс, Z= ZL + ZR

Для плоских медных дорожек соотношение сторон совершенно другое и более низкое Q, но вам понадобится очень толстая медь, чтобы уменьшить омические потери при 200 А.

Я бы посоветовал вам использовать толстый плетеный провод от края платы и сделать потери и индуктивность в меди меньше, чем Ron ваших переключателей, и не полагаться на медные дорожки. Толстые дорожки сделали бы стоимость потерь травленой меди слишком высокой {если только вы не считаете, что сплошные шины добавлены к плате..}

Именно поэтому я спрашиваю об этом ... Я хотел знать, снизит ли медная оплетка или открытая паяльная маска для добавления припоя сопротивление И индуктивность или уменьшит одно и увеличит другое ... спасибо!

Во-первых, как сказал Каз в комментарии: «Не используйте печатную плату для цепей на 200 А!», потому что с резистивными эффектами будет очень сложно справиться.

Во-вторых, как сказал pjc50, «след [индуктивность] вряд ли будет проблемой для любой частоты, которую вы можете достичь с помощью 200A MOSFET».

Тем не менее, я отвечу на ваш более конкретный вопрос,

если я сделаю дорожки шире, то сопротивление уменьшится, но как в этом случае поведет себя индуктивность?

Ваша интуиция верна, более широкая дорожка уменьшает индуктивность.

Вы можете увидеть это в аппроксимирующих формулах для параметров микрополосков, которые я копирую отсюда .

введите описание изображения здесь

л 0 "=" С 0 Z 0 2

В этих формулах Z 0 — волновое сопротивление, C 0 — емкость на метр трассы, а L 0 — индуктивность на метр трассы. W — ширина дорожки, H — высота дорожки над плоскостью заземления (считается бесконечной), а T — толщина меди. Перед их использованием обязательно проверьте исходную веб-страницу, так как я не уверен в используемых единицах измерения и допущениях.

Поскольку C 0 и Z 0 имеют W (ширину трассы) в знаменателе, мы можем видеть, что L 0 должна уменьшаться по мере увеличения W.

Прежде чем использовать эти формулы, помните, что они предназначены для аппроксимации поведения в диапазоне параметров ширины и высоты, которые, вероятно, будут использоваться в реальных схемах. Они не обязательно точны в крайних случаях, например, вам может понадобиться 200 А. Однако общие тенденции верны.

Кроме того, существует множество альтернативных аппроксимационных формул для параметров микрополосок, некоторые из которых более сложны, чем приведенные здесь (чтобы дать точные аппроксимации для более широкого диапазона параметров). Те, что приведены у Джонсона и Грэма, имеют отдельные формулы для W > H и W < H, что может приблизить их к реальности для вашей ситуации.

Насколько нам известно, он может шунтировать десятки полевых МОП-транзисторов.
@Richman, я не вижу связи между вашим комментарием и моим ответом.
«Не используйте печатную плату для цепей на 200 А!» Ток может распределяться по нагрузке на печатной плате.
@Richman, два первых абзаца - больше советов, чем фактов. Я бы добавил «... если вы точно не знаете, что делаете». Но я хотел процитировать Каза, чтобы отдать ему должное за то, что он первым придумал.
«Поскольку C0 и Z0 имеют W (ширину трассы) в знаменателе, мы можем видеть, что L0 должно уменьшаться по мере увеличения W». - Это верно? Из того, что я могу сказать, C0 увеличивается с увеличением ширины (что имеет смысл). W находится в знаменателе члена ln(), и, таким образом, «основной» знаменатель становится меньше с увеличением W.