3. Розрахунок провідників на постійному струмі

Взаємне розташування провідників на ДП зв’язано з електричними параметрами принципової схеми (струмом, напругою та частотою), та електричними параметрами ДП. До таких параметрів відносять : опір провідників, опір ізоляції , електрична ємність і інші.

а) спад напруги на провіднику ДП:

ρ=0,018,Ом∙мм²/м- об’ємний питомий опір мідного провідника ДП залежить від способу виготовлення ДП(коливається від 0,0175 до 0,03).

h_ф=0,05,мм- товщина фольги.

b_ф=0,10,мм- ширина провідника.

I=0,35,А- максимальний струм в пристрої.

I=80,мм- довжина провідника.

U_n=

б)Визначимо перетин провідника для шин живлення і землі:

Розрахунок виконується для кіл живлення та землі з метою визначення можливого негативного впливу паразитного омічного опору провідників на роботу схеми.

Розрахунок на допустиму щільність струму слід проводити для вузьких провідників шириною b<1 мм, в яких струм перевищує 2 А. При ширині провідника b=1 мм і товщині h=50 мкм такий розрахунок зазвичай не проводиться. В нашому випадку такий розрахунок можна не проводити, оскільки максимальний струм в схемі становить I=350 мА.

E_ж=220В- номінальне значення напруги живлення.

I=0,35А- струм споживання.

=80мм.

S_ПЗ=0,011мм²- перетин провідника шини землі і живлення.

в)Визначення опору ізоляції проводимо згідно даних на матеріал ДП:

Поверхневий опір ізоляції паралельних друкованих провідників:

ρ₀=5∙10¹²Ом- поверхневий опір діалектрика з склотекстоліту.

=25мм-довжина паралельних провідників.

δ=0,10мм-зазор між провідниками;

Об’ємний опір ізоляції між провідниками протилежних шарів ДДП:

ρ_v=1,4∙10¹³,Ом∙м - питомий опір діелектрика з склотекстоліту.

h_ДП=2,мм-товщина друкованої плати.

S_П=4,мм²-площапроекції одного провідника на інший.

Опір ізоляції паралельних провідників:

b_ПР­=0,10,мм-ширина провідника.

δ=0,10,мм-зазор між провідниками.

=5,мм – довжина сумісного проходження.

Для нормальної роботи ДП опір ізоляції між роз’єднаними колами в умовах найвищої вологості повинен задовольняти нерівність R_i≥10³_,, де R_ВХ – вхідний опір комутованих кіл.

4. Розрахунок провідників на змінному струмі

В більшості ЗВ використовуються тактовий режим роботи пристрою на певній частоті. Тому електричні параметри ДП доцільно розглядати , як реактивні складові. В діапазоні від 1кГц і вище індуктивна складова починає впливати , і провідник більш не є низькоомним з’єднувачем , а скоріш виступає як котушка індуктивності. При проектуванні ДП необхідно забезпечити , як можна менший паразитний зв’язок через індуктивність та ємність.

Формула для розрахунку індуктивності провідника ДП наступна:

Індуктивність друкованого провідника ДП довжиною =80, мм становить

L=92,мкГн.

Затримка сигналів в провіднику ДП:

τ₀= - затримка сигналу в провіднику у вакуумі.

ε_r=5,4 - відносна діелектрична проникність ДП.

μ_r=1 - відносна магнітна проникність ДП.

=0,25,м.

Затримка сигналів у провіднику ДП становить t_з= , с.

Розрахуємо значення погонної ємності друкованих провідників і коефіцієнт взаємоіндукції ( М ):

b=0,10,мм- ширина провідника.

δ=0,10,мм-зазор між провідниками.

h_Ф=0,05, мм-товщина фольги.

=0,005,мм.

ε= діелектрична провідність матеріалу, для склотекстоліту теплостійкого вона рівна 5,4 .

В зв’язку з тим, що на ДП багато провідників розташованих один біля одного і в кожному з них змінюється сила струму , то вони взаємно впливатимуть один на одного. Зміна струму в одному провіднику викличе появу індукованої ЕРС в другому провідникові і , навпаки, зміна струму і магнітного поля друкованого провідника буде причиною появи індукованої ЕРС в першому провідникові. Взаємний вплив визначається через коефіцієнт взаємоіндукції. Цей коефіцієнт залежить від геометричної форми, розмірів, взаємного розташування провідників і магнітної проникності середовища, яке оточує провідники. Визначимо коефіцієнт взаємоіндукції за формулою:

Коефіцієнт взаємоіндукції М=39,1 , мкГн , і його вплив на параметри ЗВ може бути використаний для подальшого аналізу схеми.

В зв’язку з тим , що максимальні значення паразитних індуктивностей друкованих провідників і взаємна індуктивність провідників складає десятки мкГн, в процесі створення плати її можна не врахувати, оскільки вони сильно не впливатимуть на вихідні параметри плати. Цими значеннями можна в даному випадку нехтувати.