答题|欧姆定律我是很熟,只是没想到电流不按套路出牌!

高速先生 2024-11-01 11:34


上期话题

欧姆定律我是很熟,只是没想到电流不按套路出牌!

(戳标题,即可查看上期文章回顾)


Q

到底这个设计过孔间通流差异巨大的原因是啥?如果是你们,又会怎么去优化呢?欢迎踊跃讨论哈!

感谢各位网友的精彩评论,以下是高速先生的观点:


1,针对这个项目而言,过孔的通流不均匀的原因关键是要追溯到电流的路径问题,我们知道电流都会去寻找最小电阻的路径去走,那么大家就可以基于这个原理找到原因了,VRM芯片放在右上方,给左下方的FPGA芯片供电,那么宏观上的电流路径就是从右上到左下的方向走,更细节来说的话,电阻最小路径也就是电流最短路径肯定就是最右边的一些过孔了,电流没必要绕到左边电阻大的路径去,所以能看到左右过孔的通流差异很大;


2,那么既然找到了原因,优化方案也就很容易想到了,右边的过孔不就是因为电阻路径小而通流大嘛,那我们就可以在右边更集中的打过孔来承载这些电流,这就是比较好的解决方案了;


3,当然不同的case下电流具体怎么走其实还是需要很多理论和实际的结合来判断,高速先生遇到过很多case,的确很难凭理论和感觉就完全摸透电流的走法,一般来说,进行一个简单的直流压降和通流仿真就能够很清晰的看出来,这样对大家去优化电流密度就更有针对性了,效率也会更高哈!

(以下内容选自部分网友答题)

电流的流向路径是路径最短阻抗最小的通路。优化的话,应该在板子右侧换层区域打几排孔,电流统一从这边走。

@ 杆

评分:3分

根据欧姆定理,直流电阻越低,电流越大。电源属于低频信号,他的主路径沿最短,最宽的地方走。
高速先生的案例里面,右边的路径显然比左边近,所以电流密度在右边特别高,也特别热。优化方式,再多打一两排电源换层孔

@ 欧阳

评分:3分

电流很聪明,会选阻抗最近的路径。也可以理解为电流很懒,不愿意走更远的路径。这个例子中过孔只打了一排,越靠左阻抗越大,所以右边第一个孔的电流最集中。修改的话可以在电源模块出来的位置均匀的多打几排过孔,如果想避免个别过孔电流密度太大的话最好通过仿真优化。

@ 绝对零度

评分:3分

这个设计过孔横向排布过多,由于信号包括电源都会优先走阻抗最小的路径,而电源模块在右上方,所以右侧的过孔电流要大于左侧。可以将部分左侧过孔移到右侧原过孔下方,尽量均匀放置,使电源模块出来的电流全部从其正下方换层。


@ 涌

评分:3分

远端过孔路径长电阻大,分流较少;近端过孔路径短电阻小,分流较多。

@ Lipatti

评分:2分

从VRM出来的电流总是往阻抗小的地方流动,就跟水往地势低的地方流一样,不是均匀分布的,所以最好还是用仿真软件做一下dc分析,看一下电流分布情况 


@ Alan

评分:3分

其实简单讲,作为并联电路,因为不同孔之间的走线长度差异问题,所以电流值肯定不一样,平均分配仅仅是各个并联支路的电路电阻相同的理想状态。仿真时候也可以展示一下电流的密度和方向,可以更直观


@ aesthetica

评分:2分

1、电阻 电感的大小与电流的方向有关,在用Q3D做RL仿真的时候就必须指定sink source;
2、如果sink source面对面 你面对面打成一排当然没问题 ,如果是斜着   你打成斜45或者其他角度会好些。一般打成交错的问题不会很大;
3、电流不止在过孔中不是平均分布的,在铜皮中也是如此,没有加到电流密度大的位置,起到降阻抗的效果并不明显;
总之画完后做一下DC仿真,风险一般都能释放掉,毕竟现在软件操作也不复杂。


@ larsonluuu

评分:3分

电流总是沿着阻抗最低的路径流动,阻抗越低的地方,电流密度越大。
如图可知,电源source在pcb右边,所以电流密度在右边比较高,左边比较少。
优化方案,在pcb右边多打孔,右边比左边多 


@ Ben

评分:3分

电流走阻抗最低的地方,对于直流还是交流都是一样的。所以,对于这种整排的换层载流过孔,要注意铜箔也算电阻,也就是说,过孔并不是直接并联,而是先和附近的铜箔串联再并联的一种混连关系,如果VRM和LOAD都在右边,那么就会变成靠左边的过孔要和铜箔串联之后再和靠右的过孔并联,也就是每往左边走一个过孔,实际上会分担的电流都要小很多。所以说一定要找到铜箔上的阻抗较低的路径在这个路径上的换层过孔才是最有效的。 


@ 黄伟超

评分:3分

左边 和右边的 电流传输距离大,大部分电流自动选择靠右边路径短的传输了 


@ 枫

评分:2分

看整体电流的回路吧,最右侧的应该是回路最短的
将过孔尽量放在一起,可以按矩形排列,或者加大过孔孔径增加通你流量  


@ 陈胖纸

评分:2分


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