Kalkulator maksymalnego prądu ścieżki PCB (zewnętrzna)

Prąd maksymalny: 0.640

Temperatura ścieżki:

Rezystancja:

Spadek napięcia:

Moc rozpraszana:

Narzędzie to, oparte na wzorach i wykresach zawartych w standardowym dokumencie [1], oblicza maksymalny dopuszczalny prąd, który może przepłynąć przez zewnętrzny ślad miedziany płytki drukowanej (zwany również mikropaskiem), zachowując wzrost temperatury samego śladu poniżej określonej wartości wejściowej. Jak pokazano na rysunku, mikropasek ma szerokość W i grubość T oraz jest oddzielony dielektrykiem izolacyjnym od dużej przewodzącej płaszczyzny masy.

Podając dodatkowe parametry wejściowe (temperaturę otoczenia i długość śladu), można obliczyć łączną temperaturę śladu, opór, spadek napięcia i rozproszenie mocy (straty mocy).

Najpierw oblicz pole powierzchni zgodnie ze wzorem:

A = (T · W · 1.378 [mils/oz/ft2])                 (I)

Następnie oblicz maksymalny prąd:

I_MAX = (k · T_RISE^b) · A^c                                       (II)

Gdzie:

A to pole przekroju [mils²] T to grubość śladu [oz/ft²] W to szerokość śladu [mils] I_MAX to maksymalny prąd [A] T_RISE to maksymalny pożądany wzrost temperatury [°C] k, b i c to stałe. Zgodnie z IPC-2221A Par. 6.2 (“Wymagania dotyczące materiałów przewodzących”), ich wartości dla warstw wewnętrznych są następujące: k = 0.048 b = 0.44 c = 0.725

Równanie (II) opiera się na dopasowaniu krzywej do wykresów podanych w [1] (par. 6.2, Rysunek B i Rysunek C).

Ogólna temperatura śladu może być obliczona w następujący sposób

T_TEMP = T_RISE + T_AMB

Gdzie:

T_TEMP to temperatura śladu [°C] T_RISE to maksymalny pożądany wzrost temperatury [°C] T_AMB to temperatura otoczenia [°C]

Najpierw przelicz pole przekroju z [mils²] na [cm²]:

A’ = A * 2.54 * 2.54 * 10^-6

Następnie oblicz opór:

R = (ρ * L / A’) * (1 + α * (T_TEMP – 25 °C))

Gdzie:

T to grubość śladu [oz/ft²] W to szerokość śladu [mils] R to opór [Ω] ρ to parametr oporności, którego wartość dla miedzi wynosi 1.7E-6 [Ω · cm] L to długość śladu [cm] α to współczynnik temperaturowy oporności, którego wartość dla miedzi wynosi 3.9E-3 [1/°C] T_TEMP to temperatura śladu [°C]

Spadek napięcia można obliczyć w następujący sposób:

V_DROP = I * R

Gdzie:

V_DROP to spadek napięcia [V] I to maksymalny prąd [A] R to opór [Ω]

Rozproszenie mocy, czyli straty mocy, można obliczyć zgodnie z następującym wzorem:

P_LOSS = R * I²

Gdzie:

P_LOSS to straty mocy [W] R to opór [Ω] I to maksymalny prąd [A] 

Przykład 1

Wejścia W = 12 mil T = 5 mil T_RISE = 30 °C T_AMB = 25 °C L = 12 cali

Wyjście Pole przekroju = 60.00 mils² I_MAX = 4.17 A

Dodatkowe wyjście Temperatura śladu = 55 °C Odporność = 0.150 Ω Spadek napięcia = 0.626 V Rozproszenie mocy = 2.608 W

Przykład 2

Wejścia W = 10 mil T = 3 oz/ft² T_RISE = 20 °C T_AMB = 18 °C L = 25 cm

Wyjście Pole przekroju = 41.34 mils² I_MAX = 2.66 A

Dodatkowe wyjście Temperatura śladu = 38 °C Odporność = 0.167 Ω Spadek napięcia = 0.444 V Rozproszenie mocy = 1.182 W

[1] IPC-2221A “Generic Standard on Printed Board Design”