PCB加热器制作教程

为什么要制造PCB加热器？

有些项目和产品需要某种加热，无论是否阻止电子产品变得过热冷，有助于控制湿度，加热物质，甚至防止一种物质粘在另一种物质上。大多数加热器元件由高电阻材料组成，其上施加电压，由此产生的电流使材料升温。例如，在制造加热元件时通常使用镍铬合金线（80％镍铬合金/20％铬）。它具有相对高的电阻（与铜和钢相比）并且在其首次使用后在外部形成氧化铬层，这防止元件在进一步使用后劣化。它还具有正温度系数，这意味着当它加热时，电阻增加，这有助于防止进一步加热（即，它是自调节的）。但是一些应用可能不会受益于镍铬合金加热器元件，因为这样的元件通常产生从线圈辐射的强热。如果需要这样一个元件来均匀地加热CNC床，那么它必须非常长，有很多圈，并且覆盖了床的大部分区域。

所以线加热器元件非常适合炊具，电路加热器和其他强烈的加热应用 - 但我们如何制造更容易制造且更易于处理的非强化加热元件？答案在于忠实的PCB跟踪。通过一些数学和对材料科学的理解，我们可以设计自己的加热器。

任何加热器元件的基本原理是元件固有地不是100％有效，甚至最好的导体也具有某种形式的电阻。当在导体上施加电压时，电流I流动，其值等于：

I = VR其中R =ρlA

对于电阻率小的导体（例如铜）所产生的电流将相当大（假设合理尺寸的导体，例如导线）。通过了解电流，我们可以计算出导线上的功耗：

P = VI

因此，我们举一个直径为1mm的铜线的例子，其电阻率为1.678 ×10-8Ω.m，长10cm。产生的电阻为0.0021365Ω，如果我们在电线上施加1V的电压，流经电线的电流将为468A！因此，功耗为1V * 468A，即468W。这是一个大量的散热，您必须了解的是，当导线变热（这几乎是瞬间）时，电阻也会增加，这会减少电流。一个很好的例子是钨丝灯泡，完全供电时电阻约为132.25欧姆（230V时40W灯泡）。

你可以看到计算电流和电阻可能相当棘手，但幸运的是，有些在线计算器可以帮助设计这些元素。一个计算器，特别是PCB走线宽度计算器，不仅有助于计算走线宽度，还允许我们输入温度上升。这是至关重要的，因为我们现在可以设计一个具有特定温升的元件。所以，让我们设计一个简单的种子萌发PCB加热元件！

这个加热器最重要的规格是温度上升，因为我们想要加热幼苗而不是烤它们。因此，我们所需的温度将升高20摄氏度，我们将以1安培的电流运行此加热器（使用漂亮的圆形数字）。我们还需要指定迹线长度，这很重要，因为我们的迹线将是加热器本身。为了获得均匀的热量，我们在PCB上需要很多迹线，因此选择较大的值有助于此。在这种情况下，我将输入2米。计算器的结果告诉我们，如果在其上施加10V的电压，7密耳的迹线宽度将产生所需的热量上升。然而，CNC上7密耳非常棘手，因此我将调整电流设置，直到迹线宽度至少为10密耳。将电流调整为1.2安培可产生10密耳的走线宽度，电压降为4.69伏。这对于家庭建筑来说更实用，通过我们新发现的细节，我们可以开始研究PCB布局。

跟踪布局

我们的迹线长度为2米，走线宽度为10密耳（0.254毫米）。我们需要创建这条迹线并将其蜿蜒到PCB上。正是在这一点上，我们必须决定痕量分离和加热器尺寸。这两者是成反比的，这意味着如果加热器本身的尺寸增加，则痕迹分离将增加，这将降低加热均匀性。在我们的例子中，我们将制作一个5厘米宽，边长为1厘米的小型加热器。这意味着来回的每条迹线长度为5厘米。对于2米的迹线，这会产生40条迹线。如果我们选择2mm的迹线间距，那么产生的加热器将是8cm长。

如果我们在这个设计中增加了跟踪的长度，那么产生相同温升所需的电压会增加。如果产生的加热器太小，请记住这一点。现在您可以使用科学，数学和在线计算器，您可以设计自己的PCB加热器！

各种设计

由于加热器的温度升高是其电阻和电压的函数，因此您不必总是从头开始设计加热器。只要您可以施加特定电压，您就可以使用任何加热器达到所需的温度。加热器的大小可能是最重要的特性，所以附加到这个项目的是各种加热器元件（包括它们的设计文件）。