Kalkulator szerokości ścieżki PCB (wewnętrzna)

Szerokość ścieżki:

Temperatura ścieżki:

Rezystancja:

Spadek napięcia:

Moc rozpraszana:

Na podstawie wykresów znalezionych w IPC-2221, narzędzie to oblicza szerokość wewnętrznego śladu niezbędnego do przewożenia określonego prądu. Obliczane są również temperatura śladu, opór, spadek napięcia i rozproszenie mocy.

Narzędzie to, oparte na wzorach i wykresach zawartych w standardowym dokumencie [1], oblicza grubość ścieżki płytki drukowanej z miedzi wymaganej do przewodzenia określonego prądu, zachowując wzrost temperatury samej ścieżki poniżej określonej wartości wejściowej. Przez dostarczenie dodatkowych parametrów wejściowych (temperatura otoczenia i długość ścieżki) można obliczyć łączną temperaturę ścieżki, opór, spadek napięcia i rozproszenie mocy (straty mocy). Obliczanie szerokości ścieżki Najpierw oblicz pole powierzchni zgodnie z następującym wzorem:

A = (I / (k * T_RISE^b))^1/c                                     (I)

Następnie oblicz szerokość ścieżki:

W = A / (T * 1.378 [mils/oz/ft²])                 (II)

Gdzie:

A to pole przekroju [mils²], I to maksymalny prąd [A], T_RISE to maksymalny pożądany wzrost temperatury [°C], W to szerokość ścieżki [mils], T to grubość ścieżki [oz/ft²], 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 = 0,024 b = 0,44 c = 0,725,

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

Obliczanie temperatury ścieżki

Ogólną temperaturę ścieżki można obliczyć w następujący sposób

T_TEMP = T_RISE + T_AMB

Gdzie:

T_TEMP to temperatura ścieżki [°C], T_RISE to maksymalny pożądany wzrost temperatury [°C], T_AMB to temperatura otoczenia [°C].

Obliczanie oporu

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 ścieżki [oz/ft²], W to szerokość ścieżki [mils], R to opór [Ω], ρ to parametr oporności, którego wartość dla miedzi wynosi 1,7E-6 [Ω · cm], L to długość ścieżki [cm], α to współczynnik temperaturowy oporności, którego wartość dla miedzi wynosi 3,9E-3 [1/°C], T_TEMP to temperatura ścieżki [°C].

Obliczanie spadku napięcia

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]

Obliczanie rozproszenia mocy

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

I = 5 A
T = 4 oz/ft²
T_RISE = 15 °C
T_AMB = 27 °C
L = 12 cm

Wyjście

Pole przekroju = 305,16 mils²
Szerokość ścieżki = 55,36 mil

Dodatkowe wyjście

Temperatura ścieżki = 42 °C
Opór = 0,011 Ω
Spadek napięcia = 0,055 V
Rozproszenie mocy = 0,275 W

Przykład 2

Wejścia

I = 10 A
T = 2 mil
T_RISE = 50 °F
T_AMB = 22 °C
L = 5 cali

Wyjście

Pole przekroju = 1015,33 mils²
Szerokość ścieżki = 507,65 mil

Dodatkowe wyjście

Temperatura ścieżki = 32 °C
Opór = 0,0034 Ω
Spadek napięcia = 0,034 V
Rozproszenie mocy = 0,34 W

Referencje

[1] IPC-2221A "Standard ogólny dotyczący projektowania płytek drukowanych"

Dodatkowe zasoby

• IPC-2221