铜箔的电阻和电感

本文将介绍升压型DC/DC转换器的PCB板布局中铜箔的电阻和电感。另外,本文内容将不局限于升压型DC/DC转换器,而是会涉及到PCB板布局整体,因此可作为电路板布局的基础内容来了解。

铜箔的电阻

铜箔是一种PCB图案布线,具有电阻。在较大电流条件下,会因传导损耗而产生电压降或发热现象。对会流过大电流的线路,需要考虑铜箔的电阻值。

铜箔电阻通常按单位面积来考量。下图表示单位面积的铜箔电阻值。通常为铜箔厚35µm、宽1mm、长1mm条件下的电阻值。电阻值可以通过以下公式来计算。

使用从图表中读取到的单位面积的电阻值RP,可以将公式变形为左下方所示的公式,例如,在25℃时,宽3mm、长50mm的铜箔的电阻值通过计算得出8.17mΩ,如右下方的公式所示。

在该示例中,流过3A电流时的电压降为24.5mV。另外,从图中可以看出,当温度升高至100℃时,RP增加至0.63mΩ,电压降增加至31.6mV,大约增加了29%。如果该铜箔引起的电压降超出容许范围,则基本上就需要考虑布线宽度了。

铜箔的电感

铜箔中也存在电感量。铜箔中的电感量可通过以下公式来计算。另外,右下方的曲线图是使用该公式,根据在0.2mm~10mm的布线宽度条件下改变布线长度时的电感量绘制而成的。

从公式可以看出,电感值基本上不依赖于铜箔的厚度。此外,从图中可以看出,即使布线宽度提高到2倍,令人意外的是电感值也不会下降。可以得出的结论是缩短布线长度是抑制铜箔电感的有效方法。

假设电感值L[H]的印刷电路板布线中流过的电流在时间t[s]之内的变化量为i[A],则将在其印刷电路板布线的两端产生以下电压:

例如,当在电感值为6nH的印刷电路板布线中在10ns内流过2A的电流时,产生的电压如下:

需要注意的是,在某些条件下布线的寄生电感也会引发较大的电压,不仅会影响运行,有时还有可能损坏部件。

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