ضخامت خطوط در طراحی برد مدار چاپی در آلتیوم دیزاینر

در بخش قبلی مجموعه جلسات آموزش نرم افزار Altium designer با لایه های بالا و پایین برد مدارچاپی و اتصال پایه های قطعات توسط ابزار interactive routing آشنا شدیم. در این جلسه با نحوه انتخاب ضخامت track ها یا خطوط در طراحی برد مدار چاپی آشنا می شویم.

چرا انتخاب ضخامت صحیح برای خطوط لازم است؟

انتخاب ضخامت خطوط در طراحی مدار چاپی یکی از مهم ترین نکاتی است که باید به درستی رعایت شود. عدم رعایت ضخامت مناسب برای خطوط در بدترین شرایط باعث می شود که برد الکترونیکی طراحی شده به درستی عمل نکند و در بهترین شرایط باعث کاهش کارآمدی پارامترهای طراحی سیستم (توان تلفاتی، مقادیر ولتاژ و جریان سیگنال ها و…) می شود.

الف) انتخاب  ضخامت به اندازه بیش از حد لازم

یکی از اصول طراحی برد مدار چاپی همواره طراحی در کمترین اندازه و ابعاد است که نتیجه آن کاهش هزینه ساخت برد است. اگر ضخامت خطوط مدار چاپی را بیش از حد نیاز در نظر بگیریم، اولین عیب آن مصرف بیهوده فضای برد است که باعث می شود برای تکمیل طراحی و کامل کردن رسم خطوط برد لازم باشد از جامپر های اتصال کوتاه استفاده کنیم یا ابعاد برد را افزایش دهیم.

ب) انتخاب ضخامت کم

خطوط برد مدار چاپی درست مانند یک سیم، وظیفه هدایت جریان الکتریکی درون بخش های مختلف مدار را به عهده دارد. درست همان اتفاقی که در هنگام انتخاب سیم با سطح مقطع کوچکتر از حد مجاز می افتد، انتخاب ضخامت کم برای خطوط مدار چاپی نیز باعث به وجود آمدن مشکلی مشابه می شود.
انتخاب ضخامت کم باعث مشکلاتی مانند افزایش افت ولتاژ، افزایش توان تلفاتی مدار و قطع شدن خطوط می شود.

معیارهای انتخاب ضخامت مناسب

یکی از مهم ترین معیارهای انتخاب ضخامت خطوط، حداکثر جریان عبوری از خط و درجه حرارت ایجاد شده با توجه به این جریان است.
هر خط با توجه به صخامت مس برد مدار چاپی، مقدار مشخصی از درجه حرارت را میتواند تحمل کند و در صورتی که درجه حرارت از مقدار مجاز بیشتر شود، خط دچار قطعی موقت و یا دائمی خواهد شد. از طرفی درجه حرارت ایجاد شده در خط رابطه مستقیم با جریان عبوری از آن دارد، لذا یکی از مهم ترین عوامل در انتخاب ضخامت خط حداکثر جریان عبوری از آن است.

تعیین حداکثر جریان عبوری از خط

تعیین حداکثر جریان عبوری از خط با توجه به کاربرد هر خط در طراحی مدار صورت می پذیرد. به طور ساده می توان خط های برد مدار چاپی را به دسته بندی های زیر تقسیم کرد :

• الف) خطوط سیگنال
• ب) خطوط تغذیه

خطوط سیگنال وظیفه انتقال سیگنال های الکتریکی با دامنه ولتاژ و جریان کم در بخش های مختلف مدار را دارد. خطوط تغذیه وظیفه انتقال تغذیه لازم برای بخش های مختلف مدار چاپی را به عهده دارد.
به منظور تعیین جریان خطوط مدار چاپی باید نوع خط و کاربرد آن مشخص شود. برای این کار اگر طراحی مدار توسط شخص دیگری انجام شده است، طراح برد مدار چاپی باید در مورد جریان های مختلف (و در موارد پیشرفته در در مورد پارامترهایی مانند فرکانس سیگنال و…) با او صحبت کند.

تعیین صخامت خط

با توجه به توضیحات داده شده در مورد رابطه بین جریان و افزایش درجه حرارت و تاثیرگذاری صخامت برد مدار چاپی در این عوامل، واضح است که تعیین مقدار دقیقی برای ضخامت استاندارد برای خطوط مدار چاپی کار آسانی نیست! به عنوان مثال دمای محیط می تواند در میزان بالا رفتن درجه حرارت یک خط تاثیرگذار باشد که این عامل را نیز باید در محاسبات در نظر بگیریم.
در عمل اما معمولا به صورت تقریبی از جداولی که توسط استانداردهای مختلف و به روش های تجربی به دست آمده است استفاده می شود. معمولا در کتاب ها و مقالات جداول مختلفی در این مورد ارائه می شود که گاهی مقادیر موجود در آنها کمی متفاوت است. در هر صورت استفاده از این جداول می تواند راهنمای خوبی برای شما باشد اما باید توجه داشته باشیم که مقادیر موجود در این جدول الزاما مقادیری دقیق برای همه ی طراحی های نمیتواند باشد.
جدول زیر یکی از این جداول پیشنهادی را نشان می دهد. اعداد آورده شده در این جدول برای ضخامت مس یک اونس و افزایش درجه حرارت به میزان 10 درجه محاسبه شده است.

امیدوارم این بخش از آموزش (ضخامت خطوط در طراحی برد مدار چاپی) برایتان مفید بوده باشد. سوالات خود را در بخش نظرات با ما در میان بگذارید.

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.

مطالعه دیگر جلسات این آموزش

<< جلسه قبلی                    جلسه بعدی >>