用 PCB 加熱 PCB——PCB 加熱臺(tái)

之前為了焊接一些小貼片模塊，想過買一個(gè)加熱臺(tái)，后來一搜加熱臺(tái)，發(fā)現(xiàn)有很多賣 PTC 加熱板的，就又想自己做一個(gè)加熱臺(tái)。正好這個(gè)月嘉立創(chuàng)又送了打樣券，搞起來~

PCB 加熱臺(tái)設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)方面：

面積

功率

銅厚

板厚

我看了下網(wǎng)上賣的加熱臺(tái)，比如這兩款：

淘寶加熱臺(tái)1010

淘寶加熱臺(tái)1515

功率設(shè)計(jì)參考了 1515 這款，15cm × 15cm，400W 可加熱到 400℃，焊一些小模塊板，10cm × 10cm 應(yīng)該夠用了?？紤]到這個(gè)月嘉立創(chuàng)送的打樣券還沒有用，立刻決定就 10cm × 10cm 這個(gè)尺寸了。面積比 15cm × 15cm 小了一半，相應(yīng)地，設(shè)計(jì)額定功率也減小到 200W 了。我估計(jì)淘寶 1010 款功率應(yīng)該是過盛的，加熱會(huì)很快。

面積和功率確定了，接下來是銅厚，樣板只能選 1oz，即 35um 銅厚，這樣又定了一個(gè)變量。板厚選擇范圍相對(duì)較大，我以往做大板子都會(huì)選 1.6mm 以上厚度，這次還是做加熱臺(tái)，同樣選了厚點(diǎn)的。而且這次用鋁基板，厚度這點(diǎn)增加對(duì)溫升速度影響幾乎可以忽略。

面積、功率、銅厚，這 3 個(gè)因素決定了線寬線距，采用蛇形走線時(shí)，比如：

藍(lán)色為銅層

總線長(zhǎng)可以近似為：

式中，

總長(zhǎng)度

板子寬度

線寬

線距

板子高度

這里的計(jì)算不需要非常精確。上面是一種繞法，還有一種方式是在一條邊走直線，然后開始滿繞，線長(zhǎng)計(jì)算跟圖示這種不會(huì)差很多。我直覺圖示這種 emi 應(yīng)該更小，后面有時(shí)間可以驗(yàn)證下。

下面是電阻的計(jì)算：

對(duì)于 PCB 走線

PCB走線示意圖

電阻

其中，

走線電阻

電阻率溫度系數(shù)，對(duì)于銅，近似為 3.9E-3

導(dǎo)體溫度

常溫常壓下銅的電阻率，近似為 1.7E-8

導(dǎo)體長(zhǎng)度，這里即是 PCB 走線長(zhǎng)度

導(dǎo)體厚度，這里即是 PCB 走線銅厚

導(dǎo)體寬度，這里即是 PCB 走線寬度

計(jì)算時(shí)注意統(tǒng)一量綱，全部采用國(guó)際單位制就很好統(tǒng)一了。對(duì)于常溫，也有一說是 20℃，這里對(duì)結(jié)果影響不大。

功率一定，電壓大電流就小，電壓小電流就大，一般我們?yōu)榱藴p小線損，會(huì)采用大電壓小電流，這也是網(wǎng)上賣的大多數(shù)加熱臺(tái)采用的方式，但是我覺得對(duì)于手邊應(yīng)用的設(shè)備，工作電壓不宜超過 30V，按 30V 計(jì)算，工作電流是 7A，電阻為 4.3Ω，經(jīng)過計(jì)算，采用了 1mm 線寬、1mm 線距，這樣算下來在 250℃ 時(shí)電阻約 4.6Ω。

板子已開源，可以在 Github 下載源文件，也可以拿 Gerber 直接去打樣。

樣板收到后測(cè)了下常溫電阻約 1.8Ω，與計(jì)算結(jié)果比較接近。

然后用直流電源測(cè)試了一下加熱效果：

4A，50s

在 4A 電流下，50s 左右溫度就上升到 160℃ 以上，后面有時(shí)間再進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試。

編輯：黃飛

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