(DC/DC) 铜箔的电阻和电感

跳跃的开发板

PCB板布局很重要，但需要了解的不仅有布局，还有PCB板和铜箔本身。本文将对PCB板的结构和材料相关的特性、以及铜箔的电阻和电感进行介绍。
                       

                       

• 降压型转换器工作时的电流路径                       
  
• 开关节点的振铃                       
  
• 输入电容器和二极管的配置                       
  
• 散热孔的配置                       
  
• 电感的配置                       
  
• 输出电容器的配置                       
  
• 反馈路径的布线                       
  
• 接地                       
  
• 铜箔的电阻和电感                                               
  
• 噪声对策：拐角布线、传导噪声、辐射噪声                       
  
• 噪声对策：缓冲电路、自举电阻、栅极电阻               
  

       

关于PCB板
右图是PCB板截面的示意图。这是最基本的PCB板结构和特性，请记住。下面逐项列出几个关键要点。

• 表面和背面的铜箔厚度通常与内层厚度不同。
  
• 芯材铜箔通常较厚，散热性较好。
  
• 芯材为通用厚度，可通过半固化片来调整厚度。
  
• 有的芯材和半固化片的种类是容易产生迁移的材质，可能无法承受高湿度试验。
  

           

铜箔的电阻
当然，铜箔（布线）是有电阻的。在较大电流条件下，会产生传导损耗，也就是会产生电压降或发热现象。因此，对于大电流的线路，需要对铜箔的电阻值进行评估。
铜箔的电阻按单位面积来考量。Figure 10表示铜箔单位面积的电阻值。通常为铜箔厚35µm、宽1mm、长1mm条件下的电阻值。
通常可利用下列公式进行电阻计算。

           
           

根据从Figure 10读取到的单位面积电阻值RP 来计算，结果如下：

比如25℃时，宽3mm、长50mm 的铜箔的电阻值，根据下列计算得出8.17mΩ。   

根据该电阻值，流过3A电流时的电压降为24.5mV。另外，从图中可以看出，当温度上升至100℃时，电阻值增加29%。所以，电压降也增加至31.6mV。
该铜箔引起的电压降，在某些条件下可能会导致较大问题，因此基本上需要根据电流和温度条件来探讨布线宽度。
铜箔的电感
当然，铜箔也存在电感。可以认为，电阻、电容、电感这些寄生成分是一定存在的。
铜箔的电感值通过以下公式来表示。

从公式可以看出，电感值基本上不依赖于铜箔的厚度。
Figure 11 表示铜箔电感的计算值。由图可知，即使线宽提高到2倍，电感值也不会下降到理想程度。
要想减少寄生电感的影响，缩短布线长度是最好的解决方法。
假设电感值L[H]的印刷电路布线中的电流在时间t之内变化量为i[A]，则将在其印刷电路布线的两端产生以下电压。

例如，当在寄生电感值为6nH的印刷电路布线中在10ns内流过2A的电流时，将产生以下电压。
           




需要注意的是，在某些条件下寄生电感也会造成较大的电压，不仅会影响运行，还有可能损坏部件。

关键要点:

・了解PCB板的基本结构。
・铜箔的电阻表现为电压降，具有温度依赖性。
・要注意铜箔的电感在某些情况下会引发高电压。
・要降低电感值，缩短布线是有效方法。