过孔与电流问题

fallen

liqinggang 发表于 2014-6-5 14:28
现在我理解啦，谢谢你的耐心解答！孔壁铜厚是要看PCB厂家的制造能力对吗？一般的PCB厂家能做到多少？

最小做到17um,一般你没有什么要求，他们就按照这个来做，这样可以节省成本。你计算的时候可以按照这个来做，记住要保留余量。
你可以要求他们做的更大，但是成本高------这个就是看PCB厂家的制造能力了。

djxf

fallen 发表于 2014-6-5 14:23
计算圆的周长，只是为了计算线宽。你可以想象一下，把一个圆展开来看，你忽视了我说的铜厚的概念。
线宽 ...

其实更简单的理解是，你把过孔看成隧道，如果隧道关闭了，你还能穿过去不？要过也只能从隧道外面过去。反之，隧道打通了，你既可以走外面也可以走里面，是不是通过的人更多了？


一条高速公路能同时跑多少车，不决定于高速公路的厚度而决定于其宽度，因为车只能跑在其表面。你把电流看成是车，它也只能跑在金属表面。孔径壁厚的唯一作用是影响了内表面圆的周长。

fallen

djxf 发表于 2014-6-5 14:19
8 [$ `4 A5 A' X+ K2 @不是截面积，是周长，帅哥，你看看你第一个帖子自己说的要算周长的。现在反而糊涂了？

首先，我们按照电阻来计算，一个过孔的在没有塞满的情况下，电阻是R1；在塞满铜的情况下（假设塞铜，电阻率一样），电阻是R2。这个很明显R2<R1，那么通流能力自然提升。
再次，你说的良导体的问题，我在网上查找资料，

% j- @9 t5 f' g8 W8 u; p  M6 s“在计算导线的电阻和电感时，假设电流是均匀分布于他的截面上。严格说来，这一假设仅在导体内的电流变化率（di/dt）为零时才成立。另一种说法是，导线通过直流（dc）时，能保证电流密度是均匀的。但只要电流变化率很小，电流分布仍可认为是均匀的。对于工作于低频的细导线，这一论述仍然是可确信的。但在高频电路中，电流变化率非常大，不均匀分布的状态甚为严重。高频电流在导线中产生的磁场在导线的中心区域感应最大的电动势。由于感应的电动势在闭合电路中产生感应电流，在导线中心的感应电流最大。因为感应电流总是在减小原来电流的方向，它迫使电流只限于靠近导线外表面处。这样，导线内部实际上没有任何电流，电流集中在临近导线外表的一薄层。结果使它的电阻增加。导线电阻的增加，使它的损耗功率也增加。这一现象称为趋肤效应（skin effect）。趋肤效应应使导线型传输线在高频（微波）时效率很低，因为信号沿它传送时，衰减很大。”
& p0 V+ e! X! `3 ^* C- t/ m# u
9 p  p+ [+ y3 Y# z/ g. c上线这段话是在百度上直接copy下来的。很明显，他适用在高频的概念下。

djxf

fallen 发表于 2014-6-5 14:45
' U/ H3 H7 D) y9 M首先，我们按照电阻来计算，一个过孔的在没有塞满的情况下，电阻是R1；在塞满铜的情况下（假设塞铜，电阻 ...

这个问题我不再参与了，呵呵。
7 {5 h9 s6 f% g9 H7 c8 J! y
5 n1 @5 z! D7 z& F你摘录的这段话没有错，但不仅仅局限于高频，良导体内部电场和电流为零与频率无关。你计算电阻的思路也是错的，你如果仔细看了你摘录的这段话就知道，我们说的电阻其实说成”表面电阻“更确切些，因为趋肤效应，导体内部对此”表面电阻“其实没有影响也没有贡献。

fallen

djxf 发表于 2014-6-5 14:36
% z$ I9 D/ c+ H% p7 g5 L其实更简单的理解是，你把过孔看成隧道，如果隧道关闭了，你还能穿过去不？要过也只能从隧道外面过去。 ...

  N! Q0 f/ d' {) c1  我不同意你的观点。
; o% d0 s) l" _$ u# ^/ m2  我现在有工作需要做，晚点再跟你讨论

jimmy

非常精彩的讨论。

- }! F0 X. v7 G  L0 [我基本上按eda365实验室的数据加倍后来进行

fallen

工作做完了，版主有什么建议也发表发表嘛

liqinggang

大师们可以继续讨论，你们讨论的过程就是我学习的过程！以后大家有类似问题，也可以得到很好的解答

djxf

fallen 发表于 2014-6-5 17:30
工作做完了，版主有什么建议也发表发表嘛

. \, c# f! u0 S, y" T! M$ `* ^3 W ，帅哥执着。

7 Z& L( J8 @2 ^( ^7 c* x       好吧，我承认理论上有一种情况是可以认为电流与截面积有关的，那就是稳恒电流（另外，稳恒磁场也可以存在于理想导体中），我个人对所谓的不受电场力驱动而能匀速运动的电子能真实存在于导体中抱有疑问（良导体内电场处处为0应该是没有异议的）。
- g( Z, @7 A0 w       但稳恒电流在实际的PCB中几乎不可能存在（我想不出此稳恒电流如何能产生），PCB一工作起来几乎就被交变电磁场所围绕，信号过孔甚至是电源过孔中的电流都会包含高频分量，当然你可以说我们只考虑DC信号，但不考虑瞬态响应的电路是不可想象的，考虑到实际的工作状态，我仍然坚持认为按围绕导体的周长而不是截面积来估算通流能力更加靠谱，因此还是觉得不灌满金属的过孔通流能力比灌满的强。

fallen

djxf 发表于 2014-6-5 18:47
1 S. C9 G+ B3 @6 ?，帅哥执着。

: v. ]1 @6 n' r1 r, v" x: k( R       好吧，我承认理论上有一种情况是可以认为电流与截面积有关的，那就是稳恒电流 ...

# F: p1 m3 c$ q其实也不用那么麻烦，再举个很简单的例子，
  Z6 B& P. k' d) J/ ?2 }同一个PCB板子，为什么1OZ的和2OZ的通流能力不一样，按照你的表面积理论，应该是一样的？为什么很多大厂的规范中确实不一样的呢，而且近似两倍的关系？
1 h9 }: p% L- H& b) D8 L这些问题，不需要使用电磁场的理论去理解，反而用电路的集总参数去理解会更简单。

djxf

fallen 发表于 2014-6-5 19:10
其实也不用那么麻烦，再举个很简单的例子，
同一个PCB板子，为什么1OZ的和2OZ的通流能力不一样，按照你 ...

集总参数也好，分布参数也好，只是分析问题的角度不同，本质并无区别。
1OZ和2OZ的通流能力不同不奇怪，但如果说是两倍关系我并不认同，恐怕还得考虑线宽与铜厚的比例等因素。
6 S' u$ Y: ]6 }% h4 d( a不过，这个问题，大家还是保留自己的意见吧。

djxf

djxf 发表于 2014-6-5 19:21
集总参数也好，分布参数也好，只是分析问题的角度不同，本质并无区别。
1OZ和2OZ的通流能力不同不奇怪， ...

( Q, P2 B/ [' p7 {2 s% Q" `9 {' k如果真对类似的问题感兴趣，建议去找点书籍或资料看看。
重点关注”电流密度与电场强度，电磁波在金属导体中的传播，良导体特性（内部没有电场，没有自由电荷，σ=∞，只有表面电流，以及金属作为良导体的条件和公式）“。
- s! a/ a: n$ v可以参考的书籍，比如David M. Pozar的《微波工程》---大师经典作品，也不难看懂的；
《现代光学技术(电磁篇)》---浙大陈军编著。偏重于理论，但也算比较好懂，里面有关于电磁波在金属导体中传播特性的专门篇章。
电磁场的书籍很多，但经典的大多是老外写的，国内陈抗生的还行，以传输线理论为主来讲，结合电磁场的推导，也比较好理解。
: F9 I, o0 d* a7 w# S' T- p
3 `0 k1 P# ?1 G) N7 [# c: }& r等看完了相关的资料，我想很多问题就不用讨论，都会有自己的理解和思路了。
3 ?' B8 Z6 B" |* g! J( t4 U
另外，个人觉得，学习硬件，必须将电路（包括传输线理论）与电磁场结合起来，”场“与”路“各有其优缺点，偏重于任何一方都会走弯路。

fallen

djxf 发表于 2014-6-6 09:41
如果真对类似的问题感兴趣，建议去找点书籍或资料看看。
重点关注”电流密度与电场强度，电磁波在金属导 ...

首先，非常感谢前辈的指点，如有时间，我会去买来学习。

* Y, Z( y! o6 J% T8 w我举例的1OZ和2OZ的前提是同一个板子，自然线宽是一样的。铜厚度也就是1OZ和2OZ的区别。另外我说的是近似两倍关系，这个说法可能不妥当，具体的看我之前发的图片。

jimmy

fallen 发表于 2014-6-5 17:30
工作做完了，版主有什么建议也发表发表嘛

我是只要知道电流怎么算就行。
  I3 i  Y3 x: Q7 l& L* }  Y4 W
只要知道1+1=2
* d: a+ v" Y* l; g. f1 M
我就直接拿来用了。目前的精力没有放在验证成熟公式上，
  F2 G5 J3 p" Z/ a* i. [* ?5 [; q
我 是直接按照“EDA365实验室”上根据IPC2221值算出来的结果，再加一些余量来进行设计。
" O9 [2 _! T  A: m
  u7 A7 B/ I' E/ B; H5 w) Q比如“EDA365实验室”中1 OZ 1A 10温升算出来12mil过1A，我就进行加倍，按24mil过1A.(我在PCB中的边角料放了不同尺寸的过孔，已经实测过了完全没有问题）

liqinggang

做一行很容易，做好一行还真要下很大功夫。菜鸟向前辈们致敬！