Ширина дорожки на печатной плате от тока: Расчет ширины дорожки печатной платы в зависимости от силы тока

Проектирование современных печатных плат. Часть 3.

В предыдущей статье [1] говорилось о том, что при выборе толщины медных слоев печатной платы определяются, прежде всего, требуемые минимальные зазор и ширина проводника, а также максимальный ток, протекающий по проводнику. Эти параметры способны противоречить друг другу: чем тоньше проводящий слой, тем меньший топологический рисунок может быть получен, но тем меньший предельный ток выдержит печатная дорожка (при прочих равных условиях — ширина проводника, частота тока, теплоотвод и др.). Тепловая энергия Q, выделяющаяся на омическом сопротивлении R печатной дорожки (джоулево тепло Q = I2Rt, где I — сила тока), вызывает повышение ее температуры относительно окружающей среды, приводя к перегреву самого проводника и связанных с ним компонентов или, в крайнем случае, к его перегоранию при предельном токе (fusing current). Соотношение между током через печатную дорожку и приростом температуры зависит от многих параметров и в общем виде трудно представимо, однако существуют формулы, позволяющие сделать предварительные оценки.

Одна из первых попыток принадлежит У. Г. Прису (W. H. Preece). Свою эмпирическую зависимость он получил в лабораторном эксперименте, в котором постепенно увеличивал ток через проводник до момента его накала докрасна. Формула Приса связывает ток накала c диаметром проводника d для различных материалов:

I [A] = K×d [мм] 3/2,

где Kтабличная константа, примерно равная 80 для меди. Используя соотношение S = π(d2/4), можно переписать эту формулу для случая медного проводника с площадью сечения S:

I [A] = 96×S [мм2]3/4.

В эксперименте Приса проводник был подвешен в воздухе, в отличие от проводника на печатной плате, условия теплоотвода для которого совсем другие. Более близкими являются условия теплоотвода для случаев одиночного соединительного проводника, а также для некоторых случаев микропроволочной разварки (когда для ее защиты не используется компаундирование), где эта формула может давать хорошую оценку для предельного тока.

 Допустимым приростом температуры печатной дорожки обычно считается 10–30 °С. В зависимости от параметров проекта данное значение может быть и выше, однако во всем диапазоне рабочих температур изделия температура дорожки должна быть меньше температуры стеклования материала печатной платы (glass transition temperature, Tg) и тем более температуры накала меди. Поэтому полезна зависимость прироста температуры ∆T от тока I печатной дорожки шириной w и толщиной фольги h, приведенная Д. Бруксом в [2]:

DT[°C] = (C×I[A]a)/(w[мм]b×h[мм]g,

где C, α, β, γ — константы, значения которых для внешних и внутренних слоев приведены в таблице.

Таблица. Значения констант для различных параметров проводящего слоя

Условие

С

α

β

γ

Внешний слой

80

2

1,15

1

Внутренний слой:

 

 

 

 

18 мкм

264–312

2

1,1

1,52

35 мкм

480

1,9

1,1

1,52

70 мкм

600

2

1,15

1,52

105 мкм

450–600

1,9

1,15

1,52

Еще одной известной формулой расчета предельной токонесущей способности проводника является формула И. Ондердонка (I. M. Onderdonk), которая содержит такой важный параметр, как время. Она связывает время t пропускания тока I через медный проводник сечением S и прирост температуры ∆T относительно начальной температуры T0:

8,6×10–6×(I[A]/S[мм2])2×t[c] = lg(1+(DT[°C])/(234+T0[°C]))).

Поскольку при выводе формулы [3] исключается всякий теплоотвод, то в случае печатной дорожки эта формула применима для короткого импульса тока длительностью до 1–2 с. С увеличением времени и влияния теплоотвода точность оценки падает, в несколько раз занижая предельный ток. Графики зависимостей по всем трем приведенным формулам для различных параметров печатной дорожки показаны на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Токонесущая способность печатной дорожки шириной 0,2 мм для слоя медной фольги толщиной 18 мкм

Рис. 2. Токонесущая способность печатной дорожки шириной 1 мм для слоя медной фольги толщиной 35 мкм

Всегда важно учитывать условия эксперимента или аналитические допущения при выводе, чтобы понимать границы применимости той или иной формулы. Ни одна из приведенных формул не даст точное и оптимальное соотношение между предельным током и требуемым сечением проводника для реальных приложений. То же касается и простых калькуляторов, которые можно найти в Интернете, потому что они основаны на этих или аналогичных формулах. Влияние соседних проводников и компонентов как источников и приемников тепла, излучения, активного или пассивного охлаждения может быть учтено только при термоэлектрическом моделировании в специализированных САПР (таких как Cadence, ANSYS и других). Однако даже в этом случае результаты моделирования и  эксперимента могут значительно различаться. Дело в том,  что печатная дорожка имеет не прямоугольное сечение, а близкое к трапециевидному (рис. 3), а ее ширина и значение проводимости медной фольги могут не только отличаются от расчетных по модели, но и иметь некоторый разброс от образца к образцу, от партии к партии, от изготовителя к изготовителю и т. д. Влияние отклонений ширины усиливается с ее уменьшением. Тем не менее расчетные результаты по формулам и рекомендации стандартов чаще всего будут представлять наихудший случай, обеспечивая тем самым запас прочности системы. Если разработчику необходимо оптимизировать соотношение между предельным током и требуемым сечением печатной дорожки, то к этой цели необходимо идти итеративным путем моделирования и эксперимента.

Рис. 3. Сечение печатной платы, на котором видна неидеальность геометрии дорожки

Увеличение сечения печатной дорожки пропорционально снижает ее омическое сопротивление на единицу длины, что уменьшает тепловые потери при протекании постоянного тока. Ситуация с переменным током не так проста из-за существования скин-эффекта (skin effect), который приводит к тому, что плотность переменного тока неравномерно распределена по сечению проводника, экспоненциально убывая до нуля от поверхности проводника к центру. Для удобства расчетов применяется понятие эффективного сечения проводника с глубиной, определяемой соотношением:

d = 1/√fpsµ,

где f — частота тока, σ — проводимость металла, μ — магнитная проницаемость. На глубине, равной δ, плотность тока становится меньше в e раз относительно плотности тока на поверхности JS. Математически можно показать верность следующего приближенного равенства для плотности тока J(x,y) в проводнике:

I = ∫∫J(x,y)dxdyJS×lδ.

То есть для приближенных вычислений можно принять, что ток течет только в граничном слое проводника периметра  глубиной

δ, причем с равномерным распределением (рис. 4).

Рис. 4. Модель влияния скин-эффекта на распределение переменного тока высокой частоты:
а) в круглом одиночном проводнике;
б) в печатной дорожке

Если глубина поверхностного слоя меньше половины толщины печатной дорожки, то импеданс печатной дорожки на данной частоте будет определяться именно этим эффективным сечением, приводя к увеличению омического сопротивления и незначительному снижению индуктивности. На рис. 5 представлена зависимость глубины поверхностного слоя от частоты тока с учетом разброса проводимости осажденной меди. Из него видно, что для слоев меди толщиной 18 мкм граничная частота (выше которой скин-эффект играет роль) находится в пределах 50–70 МГц, а для слоев толщиной 35 мкм — в районе 15–20 МГц. Отметим, что на частотах свыше 100 МГц глубина скин-эффекта меняется незначительно, это позволяет пренебрегать его зависимостью от частоты при расчетах для высокочастотных сигналов.

Рис. 5. Глубина скин-эффекта в меди в зависимости от частоты для значений проводимости s = 40 МСм/м и s = 58,8 МСм/м

При проектировании печатных плат с постоянно действующими токами величиной в несколько ампер необходимо выполнять тепловые расчеты как для электрических компонентов, так и для проводников. Представленные модели и аналитические соотношения позволяют выполнить оценку предельного тока печатных дорожек и на ее основании выбрать необходимую толщину медных слоев и топологию проводников. Для получения точного решения следует использовать специализированные САПР, при этом желательно задавать геометрию с учетом технологических погрешностей изготовления и данные по проводимости меди, полученные от производителя печатных плат. Читателю рекомендуется ознакомиться со статьями Д. Брукса, посвященными подробному анализу методов оценки температуры печатных проводников, где представлены наглядные результаты моделирования температурных полей.

Продолжение статьи.

Литература
  1. Тютюков С. А. Проектирование современных печатных плат. Часть 2. Выбор структуры печатной платы // Компоненты и технологии. 2017 № 12.
  2. Brooks D. G., Adam J. Trace Currents and Temperatures Revisited. UltraCAD, 2015.
  3. Adam J., Brooks D. G. In Search For Preece and Onderdonk. UltraCAD, 2015.
  4. Brooks D. G. Skin Effect. UltraCAD, 2010.

Расчет ширины дорожки печатной платы

Входные данные:

Ток Ампер
Толщина слоя фольги

Дополнительные входные данные:

Повышение температуры Градусы
Температура окружающей среды Градусы
Длина дорожки

Результаты для внутренних слоёв:

Рекомендуемая ширина дорожки
Сопротивление Ом
Падение напряжения Вольт
Потери мощности Вт

Результаты для внешних слоёв(на воздухе):

Рекомендуемая ширина дорожки
Сопротивление Ом
Падение напряжения Вольт
Потери мощности Вт

Примечания:

Когда унцию раскатывают на квадратный фут, получается толщина фольги 35,8 мкм, то есть 1 унция/фут² = 35,8 мкм

Ширина дорожки рассчитывается следующим образом:

Сначала рассчитывается площадь:

Площадь[мил²] = (Ток[А]/(k*(Изменение температуры[C°])^b))^(1/c)

Затем вычисляется ширина:

Для внутренних слоёв по стандарту IPC-2221: k = 0.024, b = 0.44, c = 0.725

Для внешних слоёв по стандарту IPC-2221: k = 0.048, b = 0.44, c = 0.725

Обзор

Максимальный ток, который может пропускать дорожка на печатной плате, зависит от ее ширины. Именно по этой причине инженеры в своих проектах определяют ширину проводников. Данный калькулятор вычисляет ширину проводника на печатной плате, учитывая следующую информацию: максимальный ток, толщину дорожки, повышение температуры, температуру окружающей среды и длину. Данный инструмент также рассчитывает сопротивление дорожки печатной платы, падение напряжения и рассеивание мощности.

Расчет

Входные данные:

Результаты:

Формулы

  • S – площадь сечения дорожки, мил 2 ;
  • T — толщина дорожки, в унциях;
  • 1,378 мил/унция.
  • Δt – изменение температуры, в градусах;
  • k, b, c – константы из стандарта IPC-2221:
  • для внешних слоев: k = 0.048, b = 0.44, c = 0.725;
  • для внутренних слоев: k = 0.024, b = 0.44, c = 0.725.

Размеры дорожки на печатной плате

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.

Формула была взята отсюда https://www.allaboutcircuit.
Сравнил с другими источниками. Действительно, видимо там опечатка.
Спасибо! Сейчас скрипт исправлен, в степень возводится вся дробь.

И что значит запись «1.378 мил/унция»?

Просто перевод толщины дорожки из унций в мил (подробнее про единицы измерения толщины меди на печатной плате тут — https://radioprog.ru/post/256 )

Заодно. Возможны небольшие несовпадения результатов с калькулятором по вашей ссылке. Это, похоже, как раз из-за округления при переводе единиц измерения толщины.
Здесь переводится без округления:
1 унция = 1,378 мил = 34,79 мкм
Там, возможно, округляется:
1 унция = 1,4 мил = 35,мкм

Шутки в сторону, тема серьёзная, пожароопасная. Поехали. Это третья статья из цикла, в ней рассмотрены модели оценки предельного тока печатной дорожки, который в некоторых ситуациях является определяющим параметром при выборе толщины проводящих слоёв печатной платы.

В предыдущей статье говорилось о том, выбор толщины медных слоёв печатной платы определяется, прежде всего, требуемыми минимальным зазором и минимальной шириной проводника, а также максимальным током, протекающим по проводнику. Эти параметры могут противоречить друг другу: чем тоньше проводящий слой, тем меньший топологический рисунок может быть получен, но тем меньший предельный ток выдержит печатная дорожка (при прочих равных условиях – ширина проводника, частота тока, теплоотвод и др.). Тепловая энергия Q выделяющаяся на омическом сопротивлении R печатной дорожки (джоулево тепло Q=I 2 Rt, где I – сила тока, t — время), вызывает повышение её температуры относительно окружающей среды, приводя к перегреву самого проводника и связанных с ним компонентов или, в крайнем случае, к его перегоранию при предельном токе (англ. fusing current). Соотношение между током через печатную дорожку и приростом температуры зависит от многих параметров и в общем виде трудно представимо, однако существуют формулы, позволяющие сделать предварительные оценки.

Прис, Ондердонк и Брукс

Одна из первых попыток принадлежит У.Г.Прису (англ. W.H.Preece). Свою эмпирическую зависимость он получил в лабораторном эксперименте, в котором он постепенно увеличивал ток через проводник до момента его накала докрасна. Формула Приса связывает ток накала c диаметром проводника d для различных материалов:

где K – табличная константа, примерно равная 80 для меди. Используя соотношение площади круга, можно переписать эту формулу для случая медного проводника с площадью сечения S:

В эксперименте Приса проводник был подвешен в воздухе, в отличие от проводника на печатной плате, условия теплоотвода для которого совсем другие. Более близкими являются условия теплоотвода для случаев одиночного соединительного проводника, а также для некоторых случаев микропроволочной разварки (когда для её защиты не используется компаундирование), где эта формула может давать хорошую оценку для предельного тока.

Допустимым приростом температуры печатной дорожки обычно считается 10-30 ˚С. Это значение может быть и больше в зависимости от параметров проекта, однако во всём диапазоне рабочих температур изделия температура дорожки должна быть меньше температуры стеклования материала печатной платы (англ. glass transition temperature, Tg) и тем более температуры накала меди. Поэтому полезна зависимость прироста температуры ∆T от тока I печатной дорожки шириной w и толщиной фольги h, приведённая Д.Бруксом в [1]:

где C, α, β, γ – константы, значения которых для внешних и внутренних слоёв приведены в таблице 1. Стоит учитывать, что на внешних слоях толщина фольги обычно больше на 20-40 мкм относительно базового значения в связи с дополнительным напылением при создании переходных отверстий. Также влияние финишного покрытия на платах без маски может быть значительным. Это используют в силовых приборах, когда на вскрытую от маски печатную дорожку паяют дополнительный припой.

Ещё одной известной формулой расчёта предельной токонесущей способности проводника является формула Ондердонка (англ. I.M.Onderdonk), которая содержит такой важный параметр, как время. Она связывает время t пропускания тока I через медный проводник сечением S и прирост температуры ∆T относительно начальной температуры T:

Так как при выводе формулы [2] исключается всякий теплоотвод, то для случая печатной дорожки эта формула применима для короткого импульса тока длительностью до 1-2 секунд. С увеличением времени и влияния теплоотвода точность оценки падает, в разы занижая предельный ток. Графики зависимостей по всем трём приведённым формулам для различных параметров печатной дорожки приведены на рисунках 1 и 2.

Всегда важно учитывать условия эксперимента или аналитические допущения при выводе, чтобы понимать границы применимости той или иной формулы. Ни одна из приведённых формул не даст точное и оптимальное соотношение между предельным током и требуемым сечением проводника для реальных приложений. Это же касается и простых калькуляторов, которые можно найти в сети Интернет (например), потому что они основаны на этих или аналогичных формулах. Влияние соседних проводников и компонентов как источников и приемников тепла, излучения, активного или пассивного охлаждения может быть учтено только при термоэлектрическом моделировании в специализированных САПР (таких как Cadence, ANSYS и других). Однако даже в этом случае результаты моделирования и эксперимента могут значительно отличаться. Дело в том, что печатная дорожка имеет не прямоугольное сечение, а близкое к трапециевидному (рис. 3), а её ширина и значение проводимости медной фольги могут не только отличаются от расчётных по модели, но и имеют некоторый разброс от образца к образцу, партии к партии, изготовителю к изготовителю и т.д. Влияние отклонений ширины усиливается с её уменьшением. Тем не менее, расчётные результаты по формулам и рекомендации стандартов чаще всего будут представлять наихудший случай, обеспечивая тем самым запас прочности системы. Если разработчику требуется оптимизировать соотношение между предельным током и требуемым сечением печатной дорожки, то к этой цели необходимо идти итеративным путём моделирования и эксперимента.

Скин-эффект

Увеличение сечения печатной дорожки пропорционально снижает её омическое сопротивление на единицу длины, что уменьшает тепловые потери при протекании постоянного тока. Ситуация с переменным током не так проста по причине существования скин-эффекта (англ. skin effect), который приводит к тому, что плотность переменного тока неравномерно распределена по сечению проводника, экспоненциально убывая до нуля от поверхности проводника к центру. Для удобства расчётов применяется понятие эффективного сечения проводника с глубиной, определяемой соотношением:

где f – частота тока, σ – проводимость металла, μ – магнитная проницаемость. На глубине равной δ плотность тока становится меньше в e раз относительно плотности тока на поверхности JS. Математически можно показать верность следующего приближённого равенства для плотности тока J(x,y) в проводнике:

То есть для приближённых вычислений можно принять, что ток течёт только в граничном слое проводника периметра l глубиной δ, причём с равномерным распределением (рис. 4).

В рамках этой упрощённой модели, если глубина поверхностного слоя меньше половины толщины печатной дорожки, то импеданс печатной дорожки на данной частоте будет определяться именно этим эффективным сечением, приводя к увеличению омического сопротивления и незначительному снижению индуктивности. На рис. 5 представлена зависимость глубины поверхностного слоя от частоты тока с учётом разброса проводимости осаждённой меди. Из него видно, что для слоёв меди толщиной 18 мкм граничная частота (выше которой скин-эффект играет роль) находится в районе 50-70 МГц, а для слоёв толщиной 35 мкм – в районе 15-20 МГц. Отметим, что на частотах свыше 100 МГц глубина скин-эффекта меняется незначительно, это позволяет пренебрегать его зависимостью от частоты при расчётах для высокочастотных сигналов.

При проектировании печатных плат с постоянно действующими токами величиной в несколько ампер необходимо выполнять тепловые расчёты как для электрических компонентов, так и для проводников. Представленные модели и аналитические соотношения позволяют выполнить оценку предельного тока печатных дорожек и на её основании выбрать необходимую толщину медных слоёв и топологию проводников. Для получения точного решения необходимо использовать специализированные САПР, при этом желательно задавать геометрию с учётом технологических погрешностей изготовления и данные по проводимости меди, полученные от производителя печатных плат. Очень рекомендую ознакомиться со статьями Д.Брукса, посвящёнными подробному анализу методов оценки температуры печатных проводников, где представлены наглядные результаты моделирования температурных полей.

Литература

[1] Brooks D. G., Adam J. «Trace Currents and Temperatures Revisited», UltraCAD, 2015.
[2] Adam J., Brooks D. G. «In Search For Preece and Onderdonk», UltraCAD, 2015.

Статья была впервые опубликована в журнале «Компоненты и технологии» 2018, №1. Публикация на «Geektimes» согласована с редакцией журнала.

Расчет ширины проводника на печатной плате

Максимальный ток, который может пропускать дорожка на печатной плате, зависит от ее ширины. Именно по этой причине инженеры в своих проектах определяют ширину проводников. Требуется вычислять ширину проводника на печатной плате, учитывая следующую информацию: максимальный ток, толщину дорожки, повышение температуры, температуру окружающей среды и длину. Также можно рассчитать сопротивление дорожки печатной платы, падение напряжения и рассеивание мощности.

 

 

Формулы

, где

l S – площадь сечения дорожки, мил2;

l T — толщина дорожки, в унциях;

l 1,378 мил/унция.

 

 

где

l Δt – изменение температуры, в градусах;

l k, b, c – константы из стандарта IPC-2221:

 для внешних слоев: k = 0.048, b = 0.44, c = 0.725;

 для внутренних слоев: k = 0.024, b = 0.44, c = 0.725.

Величину токовой нагрузки одиночных проводников из медной фольги с постоянной шириной и сечением s можно ориентировочно определить по графику.

Для проводников, расположенных на расстоянии, меньшем их ширины, или на внутренних слоях печатной платы, а также для проводников, выполненных из гальванически осажденной меди, величину допустимой токовой нагрузки следует уменьшить на 15…20%.

t — ширина печатного проводника, s — площадь сечения проводника, I — допустимый ток.

Работа с графиком простая. Например, надо определить ширину проводника для тока 4А. Выбираем на оси тока I значение тока 4А – синяя линия, ведем вверх до выбранной вами рабочей температуры (45?С), едем влево до значения толщины меди вашего стеклотекстолита (50мкм), падаем вниз и получаем толщину печатного проводника – 0,6мм.


Зная ширину печатной дорожки, можно определить максимальный ток для этого проводника. На оси ширины печатного проводника – t, выбираем значение ширины вашего проводника (например два миллиметра – красная линия), а дальше все также, но в обратную сторону. Получаем примерно пять ампер.

 

Домашнее задание

Задача 1. Рассчитать номинал и мощность резистора для подключения.

A. Одного зеленого светодиода к источнику напряжения 6,7 В

B. Двух белых светодиодов к источнику напряжения 9,5 В при последовательном подключении

C. Шестнадцати красных светодиодов к источнику напряжения 12,7 В при последовательно-параллельном подключении пересмотреть

Задача 2. Рассчитать номиналы резисторов для делителя напряжения:

A. Из напряжения 15 В требуется получить 12,7 В, при номинале одного резистора 220 Ом

B. Из напряжения 7,2 В требуется получить 3,2 В, при номинале одного резистора 82 Ом

C. Произвести оба расчета делителей выше, при условии тока нагрузки 6 мА.

Задача 3. Произвести расчёт времени заряда конденсатора до 95%:

A. 4,7 мкФ при сопротивлении 62 Ом

B. 6.8 мкФ при сопротивлении 750 Ом

C. 1,5 нФ при сопротивлении 1,2 кОм

 

*Составить в сервисе EasyEDA принципиальные схемы рассчитанных электрических цепей.

**Выполнить сборку схем из первой задачи на макетной (беспаечной) плате из приложенной компонентной базы и оценить работоспособность.

 

 

Дополнительные материалы

1. Расчет мощности резистора

2. Делитель напряжения

3. Заряд и разряд конденсатора

4. RC-цепь. Дифференцирующие и интегрирующие RC-цепи.

5. Расчет элементов печатного монтажа

6. Расчет ширины печатного проводника в зависимости от тока

7. ГОСТ Р 55693-2013 Платы печатные жесткие. Технические требования, ГОСТ Р от 22 ноября 2013 года №55693-2013

 

Используемые источники

1. Занимательная электроника. Ревич Ю. В. 2018 стр. 146-149. Светодиоды.

2. Расчет токоограничивающего резистора для светодиода

3. Делитель напряжения

4. Занимательная электроника. Ревич Ю. В. 2018 стр. 92-103. Конденсаторы. Интегрирующие и дифференцирующие цепи.

5. Проектирование печатных плат для высокоскоростных интерфейсов. Часть 1   

 

 

Расчет ширины печатного проводника

Двусторонние печатные платы выполнены комбинированным позитивным методом из стеклотекстолита СФ-2НГ по четвёртому классу точности. Толщина плат 1. Проводники рассчитываются по постоянному току. Ширина проводника цепи питания и заземления определяется следующим выражением :. Таким образом при значениях ширины проводников 0,26 мм и 0,04 мм или более плата будет работать стабильно. Так как lне намного больше рассчитанного значения 31мм , то есть условие не выполняется, то взаимоиндуктивность не влияет на проводники.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Расчет фундамента. Расчет R-основания. Сравнение результатов ручного расчета и программного

Расчет электрических и конструктивных параметров элементов печатной платы


Калькулятор Личный раздел Оплата заказов Форум. Дней Узнайте больше. Крупные партии печатных плат за 3 недели Узнайте больше. Срочное производство гибких печатных плат в России Узнайте больше. Страницы: 1. Расчёт ширины проводника, На какую конечную толщину проводника можно рассчитывать при определении ширины проводника в зависимости от тока?

Алексей Якубенко. Доброго времени суток. Необходимо рассчитать ширину проводника, исходя из силы тока и конечной толщины слоя металлизации. Планируется заказывать ДПП с фольгой 18 мкм. Сила тока — до 4 А. Ориентировочная длина проводника около мм. Проводник соединяет ряд сквозных контактных площадок с отверстиями диаметром 1 мм.

Место на ПП очень ограниченно. Соответственно, вопросы: 1. Правильно ли я понимаю, что финальная толщина проводника, на которую можно ориентироваться при расчёте ширины, должна быть ориентировочно мкм? Если ответ на первый вопрос отрицательный, то на какую финальную толщину проводника можно ориентировать при определении ширины проводника в зависимости от силы тока? Александр Козырев. Для расчётов можно принимать, что на поверхности столько же сколько на стенке отверстия то есть 20 микрон.

Читают тему гостей: 1. Для бесплатных звонков по России: 8


Вопросы и ответы

Нажми чтобы узнать. Ширина печатного проводника шины питания:. Согласно ГОСТ Зависит от допустимого перегрева печатного проводника и технологии получения проводника. Ток, протекающий в печатном проводнике шины питания, определяется суммой токов потребления ИМС, присоединенных к рассчитываемой шине питания. Для нормальной работы схемы необходима ширина печатного проводника не менее 0,35мм, в нашей схеме мы используем ширину печатного проводника 0,5мм что соответствует условию. Процесс изготовления печатной платы Изготовление печатной платы это кропотливая и трудоемкая работа, так как в ней большое количество различных элементов, а следовательно

Решено: Ток и дорожка печатной платы Электроника Ответ. где надыбить формулу или таблицу тока по ширине проводника печатной платы. 0 Расчет ширины дорожки есть и в небезизвестном ElectroDroid-е.

Tech Elements

Не полный вопрос, поскольку нужно понимать какое падение напряжения будет на концах проводника. Какая мощность будет передаваться. Это может быть и 0. Отсюда и мощность рассеивания. Вообщем нужно считать, что этот проводник — резистор с удельным сопротивлением меди. Также нужно понимать какой это ток, постоянный, переменный, импульсный? Немного подругому для переменного и импульсного. Не верю, что по одному мм можно пропускать 6 ампер да и длину нужно учитывать, от этого ведь зависит падение напряжения и рассеиваемая мощность.

Расчёт параметров печатной платы

Исходные данные для расчёта 1. Материал печатной платы: фольгированный стеклотекстолит. Методы изготовления печатной платы: химический. Методы получения рисунка: печать.

Регистрация Выслать повторно письмо для активации Что даёт регистрация на форуме?

TechExpose

By t , May 4, in Мастерская радиолюбителя. Помогите рассчитать ширину дорожки если считать калькулятором на различных веб ресурсах то для нагрузки в 16А и при толщине слоя фольги в мкм ширина дорожки должна быть 3мм А если посчитать как провод то есть 1,5 кв. И вот тут я не понимаю какая реально должна быть ширина дорожки. Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6.

Параметры проводников и зазоров

Изготовление печатной платы Всем привет хотел бы поделиться, процессом изготовления печатной платы с помощью пленочного Материал печатной платы Я слышал много разных названий материалов для печатных плат: гетинакс, фольгированный текстолит, У меня уже просто невыносимая головная боль из-за изготовления этих Нужен совет по поводу печатной платы начинающему Вообщем делаю проектик wi-fi поливалки растений к диплому. Надо же хоть,что то свое сделать,а то не Бульбулятор для травления печатной платы в хлорном железе Есть в хозяйстве электрический компрессор от тонометра.

Решено: Ток и дорожка печатной платы Электроника Ответ. где надыбить формулу или таблицу тока по ширине проводника печатной платы. 0 Расчет ширины дорожки есть и в небезизвестном ElectroDroid-е.

Расчёт ширины печатного проводника

Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot]. Предыдущее посещение: менее минуты назад Текущее время: 09 окт , Крупнейший производитель печатных плат и прототипов. Более клиентов и свыше заказов в день!

Расчет и конструктивных параметров элементов печатной платы

Ширина печатного проводника зависит от электрических, конструктивных и технологических требований. Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника t мм, рассчитывают по следующей формуле:. Линейную допустимую ширину проводника по постоянному току цепей питания и заземления с учетом допустимой токовой нагрузки определяют по формуле:. Вывод: из расчётов видно, что наименьшая номинальная толщина печатного проводника должна быть не менее 0,63 мм. Дата добавления: ; Просмотров: ; Нарушение авторских прав?

Величину токовой нагрузки одиночных проводников из медной фольги с постоянной шириной и сечением s можно ориентировочно определить по графику.

Please turn JavaScript on and reload the page.

Перейти к основному содержанию. Минимальная ширина проводников и величина зазоров — основные факторы, влияющие на трассировочную способность печатной платы. Но на ПП часто присутствуют цепи, несущие достаточно большие токовые нагрузки. Их следует конструировать не с минимальными значениями печатных проводников, а с учетом конкретной токовой нагрузки из условий исключения опасного перегрева этих проводников. Кроме того, не исключено, что смежные проводники будут находиться под высоким потенциалом, поэтому зазоры между ними должны выдерживать соответствующее напряжение.

Исходя из этого прикидывать. В РД есть номограммы для расчета ширины проводников в зависимости от тока, толщины фольги и допустимого перегрева. Это характеристика толщины покрытия в терминах: количество унций металла, размазанного по площади в один квадратный фут. Что до унций и футов — есть еще документик , ну и про диэлектрики в догонку.


Все своими руками Расчет ширины печатного проводника

Опубликовал admin | Дата 21 сентября, 2012

     Величину токовой нагрузки одиночных проводников из медной фольги с постоянной шириной и сечением s можно ориентировочно определить по графику.

     Для проводников, расположенных на расстоянии, меньшем их ширины, или на внутренних слоях печатной платы, а также для проводников, выполненных из гальванически осажденной меди, величину допустимой токовой нагрузки следует уменьшить на 15…20%.

t — ширина печатного проводника, s — площадь сечения проводника, I — допустимый ток.
     Работа с графиком простая. Например, надо определить ширину проводника для тока 4А. Выбираем на оси тока I значение тока 4А – синяя линия, ведем вверх до выбранной вами рабочей температуры (45?С), едем влево до значения толщины меди вашего стеклотекстолита (50мкм), падаем вниз и получаем толщину печатного проводника – 0,6мм.
     Зная ширину печатной дорожки, можно определить максимальный ток для этого проводника. На оси ширины печатного проводника – t, выбираем значение ширины вашего проводника (например два миллиметра – красная линия), а дальше все также, но в обратную сторону. Получаем примерно пять ампер.
Есть еще одна возможность определить максимально-допустимый токРасчет ширины печатного проводника печатного проводника, воспользовавшись внутренним калькулятором программы Sprint-Layout 5rus. Скачать программу


Открываем программу, в опциях выбираем «установки…» Фото 1.

.
В окошке «Установки» задаем необходимые вам толщину меди и температуру Фото 2.

.
Затем рисуем проводник необходимой вам ширины, выделяем его и справа в свойствах проводника вы увидите значение тока — Фото3.

.
Надеюсь вам все понятно. До свидания К.В.Ю.
Литература:
«Справочник конструктора» под редакцией Р.Г.Варламова, Москва «Радио и связь» 1985г.

Просмотров:22 771


Допустимые токовая нагрузка на дорожки печатных плат

Справочник

Бывает, что разрабатывая рисунок печатной платы и размещая элементы схемы как можно более компактно, обнаруживаешь, что для вывода силовых цепей с большим потребляемым током остается совсем мало места. Выполняя для них печатные дорожки с малой шириной, можно потом при эксплуатации легко их пережечь. Чтобы избежать подобной неприятности, предлагаю нормативы на плотность тока для медных проводников. Толщина медной фольги, применяемой для фольгированного стеклотекстолита, стандартизирована и составляет 0,03±0,002 мм. Ширина токоведущих дорожек, хоть и не нормируется, но обычно зависит от координатной сетки с шагом 2,5 мм, чаще всего применяемой для проектирования печатных плат.

Ширина дорожки, мм

0,5

1,0

1,25

2,5

5,0

7,5

10

Сечение дорожки, мм2

0,015

0,03

0 04

0,075

0,15

0,22

0,3

Максимальный ток, А

0,031

0,09

0,15

0,19

0,4

0,6

08

Если на плате не хватает места, чтобы сделать дорожку нужной ширины, выходом из положения может служить кусок луженого провода, напаянный сверху на дорожку для увеличения ее сечения.

И.Семенов

Литература

1.    Правила устройства электроустаковок —М., 1998.

2.    Радиомир, 2003, N4, С22; №5, С.23.

3.    Справочник электротехника. — М., 1991.

 


Учет ЭМС при разработке высокочастотных печатных плат

Прибыль в области потребительской электроники невысока, и производители стараются поддерживать невысокую стоимость изделий для сохранения конкурентоспособности. По этой причине они требуют от разработчиков использования недорогих печатных плат (ПП) и компонентов при сохранении желаемого функционала устройств. Производители считают, что обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) при разработке ПП и применение компонентов с высоким уровнем ЭМС – это роскошь, которую они не могут себе позволить.

Многие полагают, что проблемы с ЭМС могут быть решены в конце цикла разработки за счет дополнительных компонентов, подавляющих электромагнитные помехи. Не всегда очевидно, что стоимость подобных исправлений на завершающих стадиях разработки будет во много раз превышать затраты на обеспечение электромагнитной совместимости на начальных этапах проектирования при создании ПП. Таким образом, стремление сократить затраты на материалы и компоненты фактически приведет к значительному увеличению стоимости изделия.

Чтобы разработать печатную плату с малым уровнем шумов и минимальной чувствительностью к помехам, необходимо, во-первых, правильно организовать цепь земли, и во-вторых — грамотно скомпоновать печатную плату. Для любой ПП желательно иметь минимальный импеданс земли, чтобы обеспечить эффективное протекание токов при возникновении помех. С другой стороны, именно грамотная компоновка является обязательным условием создания хорошей печатной платы. Правильная трассировка не только уменьшает импеданс проводников, но также позволяет избежать общей импедансной связи.

Высокочастотная печатная плата: цифровые цепи и шумы

Цифровые интегральные микросхемы (ИС), содержащие логические вентили, являются источником импульсных помех из-за задержек при выключении транзисторов. Каждый раз, когда логический вентиль меняет состояние, короткий импульс сквозного тока протекает через комплементарные транзисторы выходного каскада. Индуктивность земляных дорожек не позволяет току меняться скачком, что приводит к возникновению выброса напряжения.

Чтобы уменьшить влияние таких помех, все цифровые схемы должны иметь минимальный импеданс земли. Кроме того, рядом с каждой логической микросхемой должен быть установлен развязывающий компонент, который гарантирует, что контур протекания импульсного тока не будет распространяться до источника питания Vcc.

Импеданс земли можно уменьшить несколькими способами: снижая индуктивность проводящей дорожки, сокращая площадь токовых петель и уменьшая длину дорожек, по которым протекает ток. Частично это можно сделать за счет развязывающих компонентов, расположенных вблизи каждой логической микросхемы.

Уменьшение индуктивности проводников земли

Индуктивность проводника прямо пропорциональна его длине. Поэтому следует уменьшать длину дорожек, по которым протекают импульсные токи. Дополнительное снижение индуктивности возможно и за счет увеличения ширины дорожек питания. К сожалению, индуктивность обратно пропорциональна ширине дорожки, и такой подход оказывается не очень эффективным. В итоге именно длина дорожки является самым важным фактором с точки зрения обеспечения минимальной индуктивности.

Если пренебречь взаимной индуктивностью, то эквивалентная индуктивность двух одинаковых параллельных дорожек будет в два раза меньше. В случае четырех параллельных дорожек эквивалентная индуктивность окажется меньше в четыре раза. Однако существует предел при использовании такого подхода. Дело в том, что если дорожки находятся близко друг к другу, то взаимная индуктивность приближается к собственной индуктивности, и эквивалентная индуктивность не снижается. Впрочем, если дорожки располагаются на расстоянии в два раза больше их ширины, то может быть достигнуто снижение индуктивности на 25%.

Таким образом, в высокочастотной схеме следует обеспечить как можно больше альтернативных параллельных путей для протекания земляных токов. Если число проводников увеличивать бесконечно, то мы в итоге придем к слою сплошной земли. Использование отдельного слоя земли в многослойных платах позволяет разом решить огромное количество проблем.

Если речь идет о двухслойной плате, то приемлемый результат может быть достигнут за счет реализации земли в виде сетки (рис. 1). При этом самым лучшим будет вариант, когда дорожка земли проходит под каждой микросхемой по всей ее длине. Допускается использование вертикального шага сетки, равного длине ИС. Вертикальные и горизонтальные дорожки могут находиться на противоположных сторонах платы, но должны соединяться в узлах сетки с помощью переходных отверстии.

Рис. 1. Земля выполнена в виде сетки

Оказалось, что если в обычной двухсторонней печатной плате с 15 микросхемами земля выполнена в виде сетки, то земляной шум уменьшается в десять раз. Следовательно, все двухслойные печатные платы с цифровыми микросхемами должны использовать такое решение.

Уменьшение площади токовых петель

Другим методом уменьшения индуктивности является сокращение площади контуров протекания токов. Печатная плата с большим разомкнутым контуром (рисунок 2 а), является эффективным генератором помех. Кроме того, сама схема также будет чувствительна к внешним магнитным полям.

Рис. 2. a) неудачная компоновка печатной платы; б) улучшенная компоновка печатной платы

Рассмотрим контур питания, состоящий из двух одинаковых параллельных дорожек — дорожки питания Vcc и дорожки земли GND, — в которых токи протекают в противоположных направлениях. Их полная индуктивность (Lt) рассчитывается по формуле 1:

Lt = 2 (L — M)  (1)

где L – индуктивность каждой дорожки, а M – взаимная индуктивность.

Если располагать дорожки Vcc и земли близко друг к другу, взаимная индуктивность будет максимальной, а эффективная индуктивность снизится почти вдвое. В идеале на печатной плате дорожка Vcc должна идти параллельно дорожке земли. Это уменьшает площадь контура тока и помогает решить проблемы, связанные с генерацией шумов и чувствительностью к помехам.

На рис. 2 а показана неудачная компоновка печатной платы, а на рис. 2 б представлен улучшенный вариант. В нем за счет уменьшения площади контура удалось сократить длину дорожки и увеличить взаимную индуктивность, что позволило добиться снижения выбросов и восприимчивости к помехам.

Развязывающие конденсаторы

На рис. 3 а дорожки питания Vcc и земли расположены близко друг к другу. Тем не менее, путь импульсного тока, начинаясь и заканчиваясь на источнике питания, образует большой контур (зеленая область на рисунке), который может генерировать электромагнитные помехи. Если рядом с каждой ИС поместить развязывающий керамический конденсатор Cc, подключенный между цепями Vcc и земли, то он, выступая в качестве буферного элемента, обеспечит питание микросхемы в течение времени переключения, тем самым уменьшив контур протекания тока.

Рис. 3. Развязывающий конденсатор

В идеале емкость развязывающего конденсатора должна составлять около 1 нФ. Следует использовать керамические конденсаторы, поскольку они способны отдавать заряд с очень большой скоростью. Высокий ток разряда и малая самоиндукция делают их идеальным выбором для развязки по питанию.

Если на плате размещено более 15 микросхем с развязывающими конденсаторами, то перезарядка этих конденсаторов может происходить достаточно медленно. Для ускорения этого процесса рекомендуется использовать большой общий развязывающий конденсатор, который будет перезаряжать все остальные развязывающие конденсаторы. Его емкость должна быть как минимум в десять раз больше суммы емкостей всех развязывающих элементов. Данный конденсатор также должен иметь малую индуктивность. Лучше всего для этих целей подходят танталовые или металлизированные поликарбонатные конденсаторы. О правильном выборе конденсатора можно узнать из статьи «Как выбрать конденсатор?». 

Импедансная связь в печатных платах

На рис. 4 показан пример импедансной связи при использовании общих шин питания и земли. В данной схеме аналоговый усилитель делит шины питания и земли с логическим вентилем. Импедансы дорожек показаны в виде сосредоточенных элементов (Zg и Zs). На повышенных частотах импедансы дорожек многократно возрастают. Это происходит не только из-за увеличения индуктивной составляющей, но и из-за роста сопротивления, вызванного скин-эффектом.

Рис. 4. Общая импедансная связь

Как мы видели ранее, выброс напряжения возникает всякий раз, когда переключается логический вентиль. Часть импеданса земли (Zg3) является общей как для усилителя, так и для логического вентиля, поэтому усилитель будет видеть этот импульс напряжения как шум в цепи питания. Этот шум может быть передан в схему усилителя либо непосредственно через вход питания, либо через общий импеданс Zg3. В результате шум появится непосредственно на входе усилителя. Для уменьшения общей импедансной связи следует либо уменьшить величину общего импеданса, либо полностью от него избавиться. 

Устранение общего импеданса

Общий импеданс можно устранить, используя соединение цепей питания разных схем в одной точке («звездой»), как показано на рисунке 5. Для этого необходимо сгруппировать схемы в зависимости от уровня их собственного шума и восприимчивости к помехам. Внутри каждой группы могут использоваться общие шины, но линии питания отдельных групп соединяются в одной точке. Такое соединение называется гибридным. Второй подход заключается в использовании отдельных источников питания для каждой группы схем, что дополнительно улучшает изоляцию между цепями.

Рис. 5. Соединение в одной точке

Как определить ширину дорожки печатной платы и ток

Вопрос

Я работаю над проектом по созданию печатной платы, но я застрял на вопросе, какой ширины должны быть мои дорожки, чтобы выдерживать импульсы ~ 25-30 А. На данный момент следы составляют 150 мил на верхнем и нижнем слое в большинстве мест, этого будет достаточно?

Допустимая нагрузка по току — это количество тока, протекающего по дорожке печатной платы при непрерывной работе с приемлемым падением напряжения.Если дорожки печатной платы не рассчитаны на номинальные токи, требуемые компонентами, могут быть перегоревшие дорожки, высокие перепады напряжения и даже риск возгорания из-за выделения тепла в дорожках. Вот почему вам необходимо определить ширину дорожки печатной платы и рассчитать ее ток при проектировании платы. печатная плата.

Рисунок 01 — След сгоревшей печатной платы

В этой статье мы обсудим как определить ширину дорожки печатной платы , текущая емкость , и Импеданс   , который необходимо учитывать при проектировании печатной платы.

Как определить ширину дорожки печатной платы

Общее уравнение допустимой нагрузки по току можно определить как:

Eq — 01 Общая формула допустимой нагрузки по току

Где I указывает силу тока в амперах, ∆T изменение температуры выше температуры окружающей среды в °C, а A площадь поперечного сечения в милах. K, β1 и β2 — коэффициенты, определяемые тестовыми данными.

Для внешних видимых трасс значения коэффициентов:

К = 0.048

β1 = 0,44

β2 = 0,725

И эквивалентное уравнение несущей способности по току будет:

Для внешних видимых трасс значения коэффициентов:

К = 0,024

β1 = 0,44

β2 = 0,725

Построив приведенное выше уравнение для общих значений температуры, мы можем получить следующую диаграмму.

Pисунок 02 — Ток в зависимости от площади поперечного сечения

По этой таблице мы можем найти площадь поперечного сечения, необходимую для данного тока.После выяснения требуемой площади поперечного сечения есть еще один график, по которому можно легко найти требуемую ширину дорожки печатной платы.

Рисунок 03. Ширина дорожки печатной платы в зависимости от площади поперечного сечения

Eq -01 можно использовать для более точного проектирования печатных плат. Температуры выше 100°C не используются, поскольку температуры выше 100°C могут привести к расплавлению припоя и повреждению компонентов.

Как определить емкость тока дорожки печатной платы

Существует два фактора, которые необходимо учитывать при выборе размера дорожек на печатной плате (PCB).Это текущая емкость трассы и импеданс.

Материалы дорожек для печатных плат, площадь поперечного сечения дорожек и температура определяют допустимую токовую нагрузку медных дорожек.

Площадь поперечного сечения дорожки прямо пропорциональна текущей емкости. Большее поперечное сечение означает большую площадь поверхности, а большая площадь поверхности помогает рассеивать тепло, что также увеличивает пропускную способность по току.

Выберите материал трассировки печатной платы, подходящий для вашего проекта

Следовый материал

PCB играет жизненно важную роль в определении допустимой нагрузки по току.Материалы с низким удельным сопротивлением, такие как серебро, медь и золото, обладают высокой пропускной способностью по току. Медь (Cu) является широко используемым материалом для трассировки печатных плат, который обеспечивает наилучшее соотношение цены и качества. Позолоченные или посеребренные медные дорожки используются в печатных платах высокочастотной цифровой обработки сигналов. Золото покрыто, чтобы избежать коррозии медных дорожек.

Pисунок 04 — Позолоченные медные дорожки

В следующей таблице показано удельное сопротивление материалов, используемых в производстве электроники.−8

Алюминиевые проволоки, дорожки и сплавы

Таблица 01 — Удельное сопротивление

В печатной плате из-за производственных ограничений толщина медной дорожки одинакова по всей печатной плате, а варьируется только ширина. Во многих случаях увеличения ширины дорожки достаточно для достижения требуемого номинального тока. Но в некоторых ситуациях места для увеличения ширины дорожек на печатной плате недостаточно.В таких случаях толщину дорожки увеличивают путем нанесения припоя поверх дорожки.

Рисунок 05 – Припой на дорожках печатной платы

Рабочая температура может влиять на удельное сопротивление дорожки печатной платы

Рабочая температура является еще одним ключевым фактором при определении размеров дорожки печатной платы. Как указано в Таблице 01, удельное сопротивление проводящего материала изменяется в зависимости от температуры. Стандартные значения удельного сопротивления измерены для 20°C. Таким образом, при каждом повышении температуры на 1°C удельное сопротивление материала будет увеличиваться на некоторую величину.Это изменение необходимо компенсировать при расчете ширины трассы печатной платы.

Токопроводящая способность трассы также зависит от физического расположения трассы. Например, внешняя дорожка с той же площадью поперечного сечения имеет более высокую пропускную способность по току, чем дорожка с внутренним слоем. Это связано с тем, что внешние слои лучше рассеивают тепло и, следовательно, могут выдерживать больший ток.

Как описано выше, существует множество факторов, которые необходимо учитывать при расчете ширины дорожки печатной платы для требуемой пропускной способности по току.К счастью, существует Стандарт, позволяющий выполнять этот расчет быстро и точно. IPC 2221 — это немного более старый стандарт, который был разработан на основе данных 1954 года. Новый стандарт IPC-2152, названный «Стандарт для определения допустимой нагрузки по току в конструкции печатных плат», определяет полезные диаграммы и расчеты, которые можно использовать для спроектировать печатную плату более точно.

Как контролировать полное сопротивление дорожки печатной платы

Полное сопротивление является вторым ключевым фактором, который необходимо учитывать после допустимой нагрузки по току при проектировании хорошей разводки печатной платы.Поскольку большинство схем рассчитаны на то, что дорожки на печатной плате практически не имеют импеданса, желательно иметь как можно более низкие импедансы дорожек.

Полное сопротивление обозначается буквой Z. Это векторная сумма сопротивления и реактивного сопротивления. Это важный параметр в высокочастотных цепях. Поскольку реактивное сопротивление пропорционально частоте, импеданс также увеличивается с рабочей частотой.

Рисунок 06 – Полное сопротивление

Импеданс дорожки печатной платы зависит от длины дорожки, расстояния между дорожками, площади поперечного сечения, частоты сигнала тока, внешних магнитных помех, собственной индуктивности дорожки, материала дорожки, материала и качества припоя, переходных отверстий и диэлектрического материала между дорожками.

Вместо расчета импеданса разработчики следуют набору методов проектирования, которые могут уменьшить импеданс печатной платы до приемлемого значения допуска:

  • Используйте заземляющую пластину
  • Используйте как можно более короткие дорожки печатной платы
  • Используйте адекватное расстояние между трассами
  • Использовать трассы одинаковой длины
  • Избегайте резких поворотов на трассах
  • Использовать ходы в минимальном количестве

Изготовление печатных плат на PCBONLINE

Когда вы закончите с проектированием печатных плат, самое время попросить хорошего производителя печатных плат превратить ваш дизайн в настоящие платы.PCBONLINE, передовой универсальный производитель печатных плат, идеально подходит для вашей работы. Высокое качество обеспечивают два крупных передовых завода по производству печатных плат и один завод по сборке. Вы можете воспользоваться бесплатными полными образцами печатных плат для серийного производства, а также чрезвычайно быстрым прототипированием, бесплатным дизайном для достижения совершенства и технической поддержкой от профессионального инженера.

Возможности PCBONLINE:

  • Слой: 1 ~ 42
  • Ламинат: нормальная Tg/высокая Tg/без свинца/без галогенов
  • Обработка поверхности: OSP/HASL/LF HASL/иммерсионный ENIG/иммерсионное олово/иммерсионное серебро
  • Толщина доски: 0.15 ~ 3,2 мм
  • Максимальный размер платы: 500 × 580 мм
  • Толщина меди: (внутренняя отделка медь) 1-4 унции, (внешняя отделка медь) 1-7 унций
  • Мин. ширина линии/интервал: 0,0635 мм/0,0635 мм
  • Мин. Размер сверления с ЧПУ: 0,15 мм
  • Мин. размер лазерного сверления: 0,075 мм
  • Стек HDI: 1+N+1, 2+N+2, 3+N+3


Калькулятор ширины трассы

Ширина дорожки является важным параметром проектирования печатной платы.Достаточная ширина дорожки необходима, чтобы обеспечить передачу нужного количества тока без перегрева и повреждения платы. Вы можете использовать этот онлайн-инструмент для расчета минимальной ширины дорожки для данного тока и массы меди. Более высокий ток требует более толстых дорожек, в то время как более толстый вес меди позволяет использовать более тонкие дорожки.

Входные данные

Ток (макс. 35 А)

АмперсмА

Толщина меди

унций/фут²милмммкм

Повышение температуры (макс.100 ° C)

° C ° F

° C ° F

° C ° F

° C ° F

° C ° F

° C

° C ° F

mil²mm²

Внешние следы

Требуемая ширина следа

milmmµm

Площадь поперечного сечения

mil²mm²

Требуемый просвет дорожки


Таблица минимальных размеров производства Биттеле

Медный груз 0.5 унций 1 унция 2 унции 3 унции 4 унции или больше
Наружные слои Минимальная ширина трассы 3 мила 4 мил 5 мил 6 мил Запрос предложений
Минимальное расстояние между дорожками 4 мил 5 мил 7 мил 10 мил Запрос предложений
Через отверстия к другим медным элементам 7 мил 9мил 12 мил 16 мил Запрос предложений
Внутренние слои Минимальная ширина трассы 3 мила 3.5мил 5 мил 6 мил Запрос предложений
Минимальное расстояние между дорожками 3 мила 4 мил 6 мил 9мил Запрос предложений
Через отверстия к другим медным элементам 7 мил 8 мил 11 мил 15 мил Запрос предложений

Примечания:
Формула для расчета допустимого тока через трассу опубликована в разделе 6 стандарта IPC-2221.2, как показано ниже.

Внутренние следы: I = 0,024 x dt 0.44 x A 0.725
Внешние следы: I = 0,048 x dt 0.44 x A 0.725

Где I — максимальный ток в амперах, k — постоянная величина, dT — превышение температуры над окружающей средой в °C, а A — площадь поперечного сечения дорожки в милах².

Затем можно рассчитать ширину дорожки, изменив эту формулу, чтобы определить площадь поперечного сечения, через которую может безопасно пройти требуемый ток.2]/(Толщина [унция] * 1,378 [миль/унция])

В соответствии с IPC-2221 для внутренних слоев k = 0,024 и для внешних слоев: k = 0,048

Отказ от ответственности:
считается правильным, но не гарантируется. Может не подходить для всех дизайнов.

Часто задаваемые вопросы о калькуляторе ширины трассы
В: Существует ли ограничение на величину тока, для которого этот инструмент может рассчитать ширину?

О: Да. Данные IPC-2221, из которых получены эти формулы, охватывают только до 35 ампер, ширину дорожки до 400 мил, допустимое повышение температуры от 10 до 100 градусов Цельсия и медь 0.От 5 до 3 унций на квадратный фут. При использовании за пределами этих диапазонов этот калькулятор будет экстраполировать, что приведет к большей неточности при более высоких токах.

В: Инстинктивно я бы предположил, что ширина внутренних дорожек должна быть меньше ширины внешних дорожек, так как внешняя дорожка может отклеиться от платы, если она будет слишком горячей. Ваш калькулятор дает обратный результат. Почему?

A: Внешние слои обладают лучшей теплопроводностью, чем внутренние слои, поскольку воздух рассеивает тепло за счет конвекции, а внутренний диэлектрик также не проводит тепло.Поскольку целью калькулятора ширины трассы является предотвращение избыточного повышения температуры дорожек, он делает внутренние дорожки шире, поскольку они сохраняют больше тепла. В случае цепи в вакууме или в герметизированном узле внешние слои не имеют преимущества конвекции тепла в воздухе, поэтому вы должны использовать ширину внутренней дорожки для всех дорожек.

В: Что в данном контексте означает повышение температуры?

A: Повышение температуры — это разница между максимальной безопасной рабочей температурой материала вашей печатной платы и типичной рабочей температурой вашей платы.Более высокий ток увеличивает температуру медных дорожек, поэтому повышение температуры является конструктивным параметром, определяющим, на какое дополнительное тепло вы хотите рассчитывать. Основываясь на этом пределе, формула выбирает ширину, чтобы оставаться в его пределах. Десять градусов — безопасное эмпирическое правило для большинства приложений. Если вам нужно уменьшить ширину дорожки, вы можете увеличить это значение, если позволяют материал вашей печатной платы и рабочая температура.

В: В некоторых случаях для облегчения пайки при соединении контактной площадки с большой медной поверхностью используются линии терморазгрузки, называемые «колесами телеги» или «спицами».Я использовал калькулятор ширины дорожки, и ширина, указанная для этих спиц, настолько широка, что ее нецелесообразно использовать. Как мне их рассчитать?

A: Спицы с терморазгрузкой обычно очень короткие. Формула, на которой основан этот калькулятор, была определена опытным путем для достаточно длинных линий передачи. Целью этого калькулятора является предотвращение перегрева дорожек, поэтому, если эти спицы подключены для рассеивания тепла, они не должны быть такими широкими, как предсказывает этот инструмент. Для решения этой проблемы обратитесь к другим ресурсам по проектированию печатных плат.2 * Сопротивление

Важность ширины дорожек печатных плат при проектировании печатных плат

Важность ширины дорожек печатных плат при проектировании печатных плат


Существует несколько факторов, определяющих ширину, длину и стиль дорожек в процессе проектирования печатной платы вашего следующего прототипа печатной платы. В этой статье мы расскажем о различных приложениях, требующих определенных характеристик разводки трасс, и о том, как и когда включать их в конструкцию вашей печатной платы.

Что такое ширина трассы?

Начнем с основ.Что такое ширина трассы и почему так важно указывать конкретную ширину трассы? Смысл трассировки печатной платы состоит в том, чтобы подключить любой вид электрического сигнала, будь то аналоговый, цифровой или силовой, от одного соединения к другому.

Соединение может быть выводом компонента, ответвлением большей дорожки или плоскости, либо пустой контактной площадкой или контрольной точкой, предназначенной для зондирования. Ширина трассы часто измеряется в милах или тысячах дюймов. Стандартная ширина трассы для обычного сигнала (без особых требований) может находиться в диапазоне 7-12 мил и достигать нескольких дюймов, но при определении ширины и длины трассы необходимо учитывать множество факторов.

Приложение часто определяет ширину и тип дорожек в конструкции печатной платы, и в определенный момент обычно существует баланс между стоимостью изготовления печатной платы, плотностью/размером платы и производительностью. Если к плате предъявляются особые требования к конструкции, такие как оптимизация скорости, подавление шумов или помех, высокие значения тока/напряжения, ширина и типы дорожек могут быть более важными, чем оптимизация стоимости производства чистой печатной платы или общего размера платы.

Спецификации, связанные с трассировкой, при изготовлении печатных плат

Как правило, следующие спецификации, связанные с трассировкой, начинают увеличивать затраты на изготовление печатных плат.

Затраты становятся значительно выше из-за более жестких допусков на печатные платы и более сложного оборудования, необходимого как для производства, так и для проверки или тестирования печатных плат:

  • Ширина трассы менее 5 мил (0,005 дюйма)
  • Расстояние между дорожками меньше 5 мил
  • Через отверстия диаметром менее 8 мил
  • Толщина следа тоньше или толще 1 унции (что соответствует 1,4 мила)
  • Дифференциальные пары и регулируемые длины или импеданс трассы 90 193

Для конструкций с высокой плотностью размещения, включающих печатные платы, такие как BGA с очень малым шагом или параллельные шины с большим количеством сигналов, может потребоваться ширина дорожки до 2.5 мил и специальные типы переходных отверстий, такие как просверленные лазером микроотверстия диаметром 6 мил или меньше. Напротив, для некоторых конструкций с высокой мощностью могут потребоваться очень большие дорожки или плоскости, занимающие весь слой, и более толстые унции заливки, чем стандартные. Для приложений с ограниченным пространством могут потребоваться очень тонкие платы, содержащие несколько слоев, и ограниченная толщина медной заливки в полунции (толщина 0,7 мила).

В некоторых других случаях для проектирования с высокоскоростной связью от одного периферийного устройства к другому могут потребоваться дорожки с регулируемым импедансом, определенной шириной и расстоянием друг от друга, чтобы свести к минимуму отражения и индуктивную связь.Или может потребоваться конструкция определенной длины, чтобы соответствовать другим связанным сигналам на шине. В приложениях с высоким напряжением требуются определенные меры безопасности, такие как минимальное расстояние между двумя открытыми дифференциальными сигналами для предотвращения дугового разряда. Какой бы ни была функция или характеристика, определение трассировки имеет значение, поэтому давайте рассмотрим различные приложения.

Различная ширина и толщина трасс

Обычно печатная плата содержит дорожки различной ширины, поскольку они зависят от потребностей сигнала (как показано на рисунке 1).Показанные более тонкие дорожки предназначены для сигналов уровня TTL (транзисторно-транзисторная логика) общего назначения без особых требований к защите от сильного тока или помех.

Это наиболее распространенные типы дорожек на печатной плате.

Рис. 1. Пример 4-слойной платы, содержащей дорожки различной ширины и типа


Более толстые дорожки были оптимизированы для допустимой нагрузки по току и используются для периферийных устройств или функций, связанных с питанием, которые требуют более высокой мощности, таких как вентиляторы, двигатели и общая подача питания на компоненты более низкого уровня.И есть даже дифференциальный сигнал (высокоскоростной USB), показанный в верхней левой части рисунка с определенным интервалом и шириной, определенными для соответствия требованиям импеданса 90 Ом. На рис. 2 показана немного более плотная плата с 6 слоями и компонентом BGA (массив шариковых решеток), требующим более тонких дорожек.

Пример 6-слойной платы, содержащей компонент BGA с 256 контактами и шириной дорожек 5 мил

Как рассчитывается ширина дорожки печатной платы?

Давайте рассмотрим процесс расчета определенной ширины дорожки для сигнала питания, передающего ток от одного компонента питания к периферийному устройству.В этом примере мы будем вычислять минимальную ширину дорожки для силового тракта, используемого для двигателя постоянного тока. Путь питания начинается с предохранителя, проходит через H-мост (компонент, используемый для управления подачей питания через обмотки двигателя постоянного тока) и заканчивается на разъеме двигателя. Средний непрерывный максимальный ток, потребляемый двигателем постоянного тока, будет составлять около 2 ампер.

Теперь дорожка печатной платы действует как резистор, и чем длиннее и уже дорожка, тем большее сопротивление добавляется. Если трасса определена неправильно, большой ток может повредить трассу и/или привести к значительному падению напряжения на двигателе (что приведет к снижению скорости).NetC21_2, показанный на рис. 3, имеет длину около 0,8 дюйма и должен выдерживать не более 2 ампер. Если мы предположим некоторые общие вещи, такие как заливка 1 унция меди и комнатная температура окружающей среды при нормальной работе, у нас есть все, что нам нужно для расчета как минимальной ширины дорожки, так и ожидаемого падения напряжения на этой ширине.(1/c) , где в соответствии с рекомендациями IPC для внешнего (или верхнего/нижнего) слоя, k = 0.2]/(Толщина [унция] * 1,378 [миль/унция]) , где 1,378 соответствует стандартной толщине заливки в 1 унцию.

Подключив 2 ампера к приведенному выше расчету, мы получим минимум около 30 мил для трассы.

Но что это не говорит нам, так это то, каким будет падение напряжения. Это немного сложнее, так как требует расчета сопротивления трассы, которое можно рассчитать по уравнению, показанному на рис. 4.

Рис. 4. Формула для сопротивления дорожек печатных плат


В этой формуле ρ = удельное сопротивление меди, α = температурный коэффициент меди, T = толщина дорожки, W = ширина дорожки, L = длина дорожки и t = температура.Если все соответствующие значения подставить для дорожки длиной 0,8 дюйма и шириной 30 мил, мы обнаружим, что сопротивление дорожки будет около 0,03 Ом. и упадет напряжение примерно на 26 мВ, что более чем нормально для приложения. Полезно знать, что влияет на эти значения.

Расстояние и длина дорожек печатной платы

Для цифровых схем с высокоскоростной связью могут потребоваться определенные интервалы и настроенные длины, чтобы свести к минимуму перекрестные помехи, наложение и отражения. Некоторыми распространенными приложениями для этого являются последовательные дифференциальные сигналы на основе USB и параллельные дифференциальные сигналы на основе RAM.Как правило, для USB 2.0 требуется дифференциальная маршрутизация пар на скорости 480 Мбит/с (высокоскоростной класс USB) или выше. Отчасти это связано с тем, что высокоскоростной USB обычно работает при гораздо более низком напряжении и перепаде, приближая общий уровень сигнала к минимальному шуму.

При прокладке высокоскоростных USB-линий необходимо учитывать три важных момента: ширину трассы, расстояние между трассами и длину трассы.

Все они важны, но наиболее важным из трех является обеспечение максимально точного совпадения двух трасс по длине.Как правило, если дорожки отличаются друг от друга по длине более чем на 50 мил (для высокоскоростного USB), это значительно увеличивает риск отражений, которые могут привести к ухудшению связи. Согласованный импеданс 90 Ом является общей спецификацией для разводки дифференциальных пар, и для достижения этого дорожки должны быть оптимизированы по ширине и шагу.

На рис. 5 показан пример дифференциальной пары, проложенной для высокоскоростного интерфейса USB и содержащей дорожки шириной 12 мил с шагом 15 мил.

Рис. 5. Дифференциальная маршрутизация для высокоскоростного интерфейса USB 2.0


Интерфейс для компонента на основе памяти, содержащего параллельный интерфейс, такой как DDR3-SDRAM, будет иметь гораздо более жесткие ограничения с точки зрения длины трассировки. Большинство высокопроизводительных программ для проектирования печатных плат будут иметь функции настройки длины, которые оптимизируют длину дорожки для соответствия всем связанным сигналам на параллельной шине. На рис. 6 показан пример схемы DDR3 с настроенными по длине дорожками.

Рисунок 6. Пример трассировки памяти DDR3 с настроенной длиной

Насыпные следы и самолеты

Для некоторых приложений с чувствительными к шуму компонентами, такими как беспроводные микросхемы или антенны, может потребоваться небольшая дополнительная защита. Проектирование дорожек и плоскостей со встроенными заземляющими переходными отверстиями может в значительной степени помочь свести к минимуму помехи, воспринимаемые соседними дорожками или плоскостями, а также внеплатные сигналы, проникающие в край платы.

На рис. 7 показан пример модуля Bluetooth, размещенного у края платы с антенной (обозначенной шелкографией «ANT») снаружи толстой дорожки, содержащей встроенные переходные отверстия, соединенные с заземляющим слоем. Это помогает изолировать антенну от других бортовых схем и плоскостей.

Рис. 7. Модуль Bluetooth со встроенной трассой заземления для подавления помех


Другой метод этой заземляющей встроенной трассы (или полигональной плоскости в данном случае) можно использовать для защиты схемы платы от внешних беспроводных сигналов вне платы.На рис. 8 показана чувствительная к шуму печатная плата с заземленным переходным отверстием по периметру платы.

Рис. 8. Заземляющая пластина с переходными отверстиями на чувствительной печатной плате для защиты от внешних помех

Передовой опыт трассировки печатных плат

Многие факторы влияют на характеристики трассировки в мире печатных плат, поэтому обязательно следуйте передовым методам при разводке следующей печатной платы, и вы найдете баланс между стоимостью изготовления печатной платы, плотностью схемы и общей производительностью.

Если вы ищете предложение для вашего следующего приложения для печатных плат, свяжитесь с нашей командой экспертов, чтобы помочь вам получить именно то, что вам нужно по правильной цене. Мы специализируемся на изготовлении печатных плат и сборке печатных плат в соответствии со сложными конструкциями, которые типичные щитовые дома не могут изготовить или собрать.

Поможем воплотить ваш дизайн в реальность.
 

Калькулятор ширины дорожек печатной платы

— Renewable Energy Innovation

Следующим шагом в проекте контроллера заряда с открытым исходным кодом является разработка печатной платы (PCB).

Спецификации этой печатной платы предполагают, что она будет работать с постоянным током до 20 А, поэтому мне нужно убедиться, что толщина дорожек способна без проблем справиться с этим током.

Здесь я показываю, как я рассчитал ширину дорожек для печатной платы.

Из-за сопротивления большинства проводников в любом проводнике с любым током всегда будут потери мощности. Это связано с тем, что P = I 2 Ом и тем, что проводники имеют сопротивление (пусть даже очень маленькое).Таким образом, любой проводник с током будет рассеивать мощность в виде тепла.

Нам нужно убедиться, что эта дорожка не перегревается при максимальном токе.

Сопротивление медной дорожки на печатной плате зависит от площади поперечного сечения дорожки и ее длины.

Медь на печатной плате обычно оценивается по объему нанесенной меди на квадратный фут или по ее толщине. У производителей печатных плат можно получить медь различной толщины, обычно 1 унция/фут2 = толщина 35 микрон, 3 унции/фут2 = толщина 70 микрон или 3 унции/фут2 = толщина 105 микрон.

Зная это, ток, максимальное допустимое повышение температуры и приблизительную длину проводника, мы можем использовать онлайн-калькулятор ширины дорожки печатной платы, такой как этот, который великолепен.

Более подробную информацию о процессе изготовления печатных плат и толщине меди от производителя печатных плат можно найти здесь.

Максимальный расчетный ток составляет 20 А. Доступная толщина меди составляет 1 или 2 унции/фут 2 , полученная от моего поставщика печатных плат. Я выберу самый толстый. Длина гусеницы до 25 мм.Максимальное повышение температуры я установил на 20С, так как максимальное значение 20А.

Ширина гусеницы должна быть: Ширина 12,3 мм для 1 унции/фут 2 или ширина 6,14 мм для 2 унции/фут 2 . Они широкие, но с хорошей компоновкой печатной платы это должно быть достижимо. Я постараюсь использовать как можно более широкие дорожки печатной платы для всех сильноточных секций.

Еще один вариант — припаять дополнительный кабель ко всей дорожке печатной платы, чтобы увеличить количество дорожек. Это позволит использовать более высокие токи.Но это было бы хлопотно сделать для каждой доски. Постараюсь уместить широкие дорожки на печатной плате.

Ширина дорожки печатной платы

и сопротивление дорожки – важность, расчет и советы по проектированию

Печатные платы

являются основным элементом всех электронных устройств, которые мы используем сегодня. Эти печатные платы используются для минимизации размера и сложности проводных цепей. Провода в типичных схемах преобразуются в дорожки на печатной плате. Как и провод, эти дорожки также имеют собственное сопротивление, и максимальный ток, протекающий по ним, зависит от их ширины.Кроме того, ширина и сопротивление дорожки также определяют падение напряжения на дорожке. Таким образом, для проектировщика печатных плат очень важно рассчитать правильную ширину и сопротивление своих дорожек.

Если вы новичок в печатных платах, настоятельно рекомендуется прочитать эту статью по основам печатных плат, прежде чем двигаться дальше.

Что такое дорожка печатной платы или трассировка печатной платы?

Дорожка на печатной плате — это токопроводящая дорожка или медная дорожка, которая проходит по всей печатной плате, они действуют как соединение между двумя точками на печатной плате.Токопроводящая дорожка будет соединять два разных компонента на печатной плате, а дорожки печатной платы также иногда называют дорожкой печатной платы . Эти дорожки используются для распространения сигнала и питания на каждый компонент на печатной плате. Следует всегда следить за шириной дорожки печатной платы и сопротивлением , поскольку они обеспечивают эффективную работу при передаче сигнала и мощности и обеспечивают оптимальную работу печатной платы.

Факторы, которые следует учитывать при проектировании дорожек для печатных плат

Существуют определенные факторы, которые учитываются перед проектированием дорожки печатной платы, такие как назначение, сила тока, расположение, толщина и длина.Эти факторы помогают улучшить работу печатной платы в соответствии с любым конкретным приложением.

Назначение: Назначение определяет тип параметра, который будет передавать дорожка, будь то дорожка мощности или дорожка сигнала . Дорожки питания всегда должны быть шире, чем дорожка сигнала. Фактическую ширину можно рассчитать с помощью формул, которые мы обсудим позже.

Сила тока: Конструкция дорожки также зависит от величины тока, которую будет нести дорожка.Когда ток проходит через дорожку, он выделяет тепло, дорожка должна быть достаточно широкой, чтобы выдерживала тепло .

Расположение:  На печатной плате будет много компонентов, которые будут соединены друг с другом разными дорожками, эти дорожки не должны располагаться слишком близко друг к другу , так как это приведет к риску короткого замыкания и сгорание платы

Толщина: Толщина медной дорожки и ширина дорожки напрямую связаны друг с другом.Эти два фактора определяют максимальную токопроводящую способность дорожки.

Длина: Длина также играет важную роль при проектировании дорожки печатной платы, поскольку длина не должна влиять на эффективность протекания тока . Если вам нужна большая мощность для вашей схемы, у вас должны быть более длинные дорожки.

Если вышеуказанные указатели не будут приняты во внимание, схема может работать не так, как ожидалось. Использование неправильной ширины дорожек является одной из распространенных ошибок, допускаемых проектировщиками печатных плат.Если вам интересно, вы можете прочитать о других распространенных ошибках, которые могут возникнуть при проектировании печатных плат, чтобы избежать их в процессе проектирования.

Ширина дорожки печатной платы Расчет:

Теперь, когда мы знаем, что нужно учитывать при рисовании дорожки печатной платы, давайте узнаем, как рассчитать оптимальную ширину дорожки печатной платы.2] = (Ток[Ампер]/(k*(Temp_Rise[град.2]/(Толщина [унция] * 1,378 [миль/унция])

Эти производные формулы можно использовать для дорожек с током от 0 до 35 ампер, в которых температура может повышаться от 10°C до 100°C.

Советы по проектированию дорожек для печатных плат

Ширина дорожек печатной платы всегда зависит от проектных спецификаций и величины тока, который вы хотите пропустить через дорожки. Для ширины дорожек существует общее эмпирическое правило, которому следуют в большинстве приложений.

В соответствии с общим практическим правилом минимальная ширина дорожки маршрута составляет 1,0 мм/A . Ширина дорожки применима для толщины меди 1,0 унции/фут2, что является обычной толщиной меди, используемой в большинстве печатных плат. Хотя эта ширина дорожки обычно используется, есть некоторые исключительные случаи для специальных приложений, где это правило не соблюдается, в таких случаях вы можете использовать калькуляторы ширины дорожек для печатных плат .

Печатная плата Сопротивление дорожки и его значение

Медь является наиболее предпочтительным металлом для изготовления дорожек печатной платы из-за ее наименьшего сопротивления по сравнению с другими металлами.При проектировании печатной платы сопротивление дорожки считается наиболее важным фактором, который необходимо рассчитать и проанализировать во время проектирования печатной платы, поскольку это может повлиять на общую производительность печатной платы. Знание сопротивления дорожки поможет вам понять , сколько энергии может потреблять дорожка и как быстро она может передавать сигналы связи по печатной плате.  

Расчет сопротивления дорожки печатной платы

В отличие от ширины дорожки, расчет сопротивления медной дорожки был таким же простым, как применение закона Ома, если вы знаете требуемые параметры.Печатные платы проектируются с помощью костюмов для печатных плат и среды разработки, которая имеет встроенный калькулятор сопротивления дорожек печатных плат .

Сопротивление дорожек печатной платы рассчитывается по следующей формуле

  р =   р   . (Д/Т . Ш) [1 +   α . (темп – 25)] 
 

Где L, W и T представляют физические параметры, такие как длина, ширина и толщина дорожки,  представляет удельное сопротивление используемого материала , в большинстве случаев медь, и представляет температурный коэффициент меди .Расчет помогает определить приблизительное сопротивление дорожки, точнее не может быть, потому что трудно найти точное сопротивление материала без его физического испытания.

Когда мы говорим о сопротивлении дорожки, мы не можем пренебречь потерей мощности , вызванной сопротивлением дорожки . Если устройство представляет собой небольшую сигнальную печатную плату, потери мощности в нем могут быть невелики, которыми в большинстве случаев можно пренебречь. Но в случае с силовой цепью будут огромные потери даже при небольшом изменении сопротивления. Если есть потеря мощности, это приведет к повышению температуры и снижению проводимости.Чтобы избежать этих осложнений и компенсировать сопротивление дорожки, площадь дорожки печатной платы увеличена . Сопротивление дорожки должно быть достаточным для поддержания эффективной работы печатной платы.

Таблица ширины трассы питания печатной платы в сравнении с текущей таблицей для конструкций высокой мощности | Блог

Захария Петерсон

|&nbsp Создано: 1 декабря 2019 г. &nbsp|&nbsp Обновлено: 13 ноября 2020 г.

Обеспечьте охлаждение вашей платы с помощью нашей ширины дорожки питания на печатной плате в сравнении с шириной дорожки питания печатной платы.текущий стол

Медь является сильным проводником с высокой температурой плавления, но вы все равно должны делать все возможное, чтобы поддерживать низкие температуры. Здесь вам нужно правильно подобрать ширину трассы питания, чтобы поддерживать температуру в определенных пределах. Однако именно здесь вам необходимо учитывать ток, протекающий по данной трассе. При работе с силовой шиной, высоковольтными компонентами и другими частями вашей платы, чувствительными к теплу, вы можете определить ширину дорожки, которую необходимо использовать в макете, с помощью ширины дорожки печатной платы и ширины дорожки печатной платы.текущая таблица.

Одна из проблем с большинством таблиц заключается в том, что они не созданы для учета маршрутизации с контролируемым импедансом. После того, как вы рассчитали свои трассы для контролируемого импеданса, может быть трудно определить повышение температуры, просто взглянув на таблицу, и вам придется работать с калькулятором. Тем не менее, одной из альтернатив является использование номограммы IPC 2152 для проверки того, что соотношение ток-температура будет находиться в ваших рабочих пределах в трассах с контролируемым импедансом. Мы собрали эту информацию здесь для вашего удобства.

Поддержание низкой температуры в сильноточной конструкции

В течение рабочего дня я трачу довольно много времени на просмотр форумов EE. Один вопрос, который часто возникает в контексте проектирования и разводки печатных плат, — это определение рекомендуемой ширины дорожки питания, необходимой для поддержания температуры вашего устройства в определенных пределах при заданном значении тока, или наоборот. Несмотря на то, что медь имеет высокую температуру плавления и может выдерживать высокие температуры, в идеале вы должны поддерживать повышение температуры вашей платы в пределах 10 °C.Если дорожки вашей печатной платы нагреваются до очень высоких температур, увеличивается температура окружающей среды, воспринимаемая компонентами, что увеличивает нагрузку на активные меры по охлаждению.

Стандарты IPC 2152 являются отправной точкой при выборе размеров дорожек и переходных отверстий. Формулы, указанные в этих стандартах, просты для расчета предельных значений тока для заданного повышения температуры, хотя они не учитывают маршрутизацию с контролируемым импедансом. При этом работа с шириной трассы печатной платы в сравнении с текущей таблицей — отличный способ начать при определении ширины трассы/площади поперечного сечения вашей печатной платы.Это позволяет вам эффективно определить верхний предел допустимого тока в ваших дорожках, который затем можно использовать для определения размера трасс для маршрутизации с контролируемым импедансом.

Когда повышение температуры достигает очень большого значения в плате, работающей при высоком токе, электрические свойства подложки могут демонстрировать соответствующее изменение при высокой температуре. Электрические и механические свойства вашей подложки будут меняться в зависимости от температуры, и плата будет обесцвечиваться и становиться слабой, если она будет работать при высокой температуре в течение длительного периода времени.Это одна из причин, по которой известные мне проектировщики выбирают такие размеры трасс, чтобы повышение температуры не превышало 10 °C. Другая причина сделать это состоит в том, чтобы приспособиться к широкому диапазону температур окружающей среды, а не учитывать конкретную рабочую температуру.

В приведенной ниже таблице ширины дорожки питания на печатной плате в зависимости от силы тока показано несколько значений ширины дорожки и соответствующие значения тока, которые ограничат повышение температуры до 10 °C при 1 унции/кв. футов веса меди. Это должно дать вам представление о том, как определить размер дорожек на вашей печатной плате.

Вы, наверное, заметили три вещи из этой таблицы:

  • Различная толщина дорожек/вес меди. Толщина дорожки должна быть рассчитана на основе массы меди в вашей плате. Мы включили только стандартную 1 унцию/кв. футов значение выше. Тем не менее, платы, которые будут работать при высоком токе, часто требуют более толстой меди, чтобы выдерживать более высокий рост температуры.

  • Нет данных об импедансе . Если вам нужно использовать трассировку с контролируемым импедансом, вам необходимо убедиться, что рассчитанные размеры трассы удовлетворяют ограничениям, указанным выше.

  • Альтернативные подложки. Приведенные выше данные собраны для FR4, который будет охватывать широкий спектр печатных плат, отправляемых в производство. Однако для расширенных приложений может потребоваться печатная плата с алюминиевым сердечником, керамическая подложка или улучшенный высокоскоростной ламинат. Если вы работаете с подложкой с более высокой теплопроводностью, то температура ваших дорожек будет ниже, так как от теплых дорожек отводится больше тепла. В первом приближении повышение температуры будет зависеть от отношения теплопроводности желаемого материала подложки к теплопроводности FR4.

Использование номограммы МПК 2152

Если вы хотите работать с медью разного веса, проверять размеры трассировки контролируемого импеданса в зависимости от повышения температуры и силы тока, то вам следует использовать номограмму из стандартов IPC 2152. Это отличный способ подобрать размеры проводников для определенного тока и повышения температуры. В качестве альтернативы вы можете определить ток, который вызовет конкретное повышение температуры, если вы уже выбрали ширину трассы мощности.

Это показано в двух примерах на номограмме ниже. Обратите внимание, что верхняя половина графика, показанного ниже, определена только для внутренних трасс . Чтобы увидеть ту же версию этого графика для внешних трассировок, см. эту статью Джеффа Лойера.

Номограмма IPC 2152 для ширины дорожки питания печатной платы в зависимости от тока и повышения температуры. Изображение изменено пользователем Daniel Grillo на StackExchange.

Красная стрелка показывает, как определить максимальный ток для требуемой ширины дорожки, массы меди (т.е., площадь поперечного сечения трассы) и повышение температуры. В этом примере сначала выбирается ширина проводника (140 мил), а красная стрелка проходит горизонтально до желаемого веса меди (1 унция/кв. фут). Затем мы прослеживаем вертикально до желаемого повышения температуры (10 ° C), а затем прослеживаем обратно к оси y, чтобы найти соответствующий предел тока (~ 2,75 А).

Оранжевая стрелка идет в другом направлении. Мы начали с желаемого тока (1 А) и проследили по горизонтали до желаемого повышения температуры (30 °C).Затем мы трассируем вниз по вертикали, чтобы определить размеры трассы. В этом примере предположим, что мы указываем 0,5 унции/кв. футов веса меди. Проследив до этой линии, мы проследим горизонтально обратно к оси Y, чтобы найти ширину проводника ~ 40 мил. Предположим, мы хотим использовать вес меди 1 унция/кв. футов; в этом случае мы обнаружим, что требуемая ширина трассы мощности составляет 20 мил.

Проверка трассировки контролируемого импеданса

Давайте рассмотрим простой пример, включающий приведенную выше номограмму для использования с микрополосковой дорожкой 50 Ом поверх 4.ламинат 7 мил. Если вы воспользуетесь калькулятором импеданса микрополосковой дорожки, то обнаружите, что для толщины дорожки 2 мил требуется ширина дорожки 6,5 мил. Теперь мы можем использовать эти значения в приведенной выше номограмме для определения текущего предела для заданного повышения температуры (см. пример для красной линии). Если мы укажем максимальное повышение температуры на 10 ° C, мы увидим, что максимальный ток, допустимый в этой трассе, составляет ~ 400 мА.

Мощные инструменты компоновки и трассировки печатных плат в Altium Designer ® построены на единой унифицированной модели проектирования, которая позволяет указать необходимые размеры трасс и переходных отверстий в рамках правил проектирования.Altium Designer также включает в себя мощный менеджер стека с полевым решателем для определения контролируемого импеданса на вашей плате. Когда вы проектируете плату и прокладываете дорожки, механизм DRC автоматически проверяет ваши правила проектирования, гарантируя, что ваши дорожки имеют правильный размер, чтобы поддерживать температуру в требуемом диапазоне. Это намного проще, чем ручная разводка трасс и проверка размеров по ширине трассы питания печатной платы в сравнении с текущей таблицей.

Теперь вы можете загрузить бесплатную пробную версию Altium Designer и узнать больше о лучших в отрасли инструментах компоновки, моделирования и планирования производства.Поговорите с экспертом Altium сегодня, чтобы узнать больше.

Как сделать калькулятор ширины дорожки печатной платы? — Производство печатных плат и сборка печатных плат

A Ширина дорожки печатной платы — это просто параметр, определяющий расстояние, проходимое по дорожке печатной платы. Некоторые другие хорошо известные параметры включают толщину трассы и расстояние между ними. Четыре основных фактора влияют на ширину дорожки печатной платы. К ним относятся:

  • Желаемая длина дорожки
  • Расстояние, необходимое между этими дорожками
  • Размер проводящего слоя платы
  • Мощность дорожки, необходимая для пропускания тока

Калькулятор ширины дорожки печатной платы: что это значит?

Независимо от того, в какой отрасли вы работаете, каждый день вы можете использовать печатную плату.Эти устройства очень важны для работы электроники. Кроме того, они соединяют и обеспечивают механическую поддержку электрических компонентов. Это делается для того, чтобы они работали должным образом.

При использовании печатных плат для поддержки компьютеров, осветительной техники или медицинского оборудования они должны работать с правильной шириной дорожки. Используя калькулятор схем, вы будете уверены в сохранности вашей печатной платы. Они также будут оставаться функциональными все время.

Использование стандарта IPC-2221 является основным фактором при создании калькулятора ширины дорожки печатной платы .Этот стандарт помогает рассчитать ширину токопроводящей дорожки печатной платы (PCB). Рекомендуется спроектировать дорожки на печатной плате так, чтобы они выдерживали самые высокие токовые нагрузки еще до того, как они начнут работать со сбоями.

Необходимо определить расчет ширины меди при определенной толщине. Это помогает разрешить передачу или перемещение определенного текущего значения. Кроме того, толщина и ширина меди должны быть достаточными, чтобы поддерживать повышение температуры на уровне ниже входного.

Как получить ширину трассы с помощью калькулятора ширины трассы печатной платы Калькулятор ширины дорожки печатной платы

Этому калькулятору необходимо ввести некоторые значения, чтобы узнать желаемую ширину трассы. Представление этой ширины в милах и связано с использованием некоторых значений. К ним относятся:

  • Площадь проводящего слоя, которая обычно выражается в квадратных милах
  • Толщина дорожки, которая выражается в унциях/кв.Калькуляторы ширины внутренней дорожки печатной платы?

    Калькулятор ширины внутренней дорожки печатной платы — это инструмент, определяющий требуемую ширину внутренней дорожки. Определение ширины этой внутренней дорожки должно способствовать переносу определенной величины тока.

    Внешний Калькулятор ширины трассы печатной платы — аналогичные инструменты, которые определяют ширину внешней трассы. Результат ширины трассы также полезен для передачи тока определенной величины.

    Следовательно, разница между внешними и внутренними следами связана с их расположением.Это расположение относится к подложке платы.

    Читайте также о SMT Engineer

    Почему важно использовать калькулятор ширины дорожки печатной платы?

    Во время производства печатных плат вы обнаружите, что ограничение по току является основным ограничением.

    Вы можете успешно отследить печатную плату, а затем обнаружить, что она не сможет эффективно проводить необходимое количество тока. Следовательно, предполагаемое применение печатной платы терпит неудачу.Это связано с недостаточной пропускной способностью.

    Использование калькулятора ширины дорожки печатной платы обеспечивает правильное значение проводимости тока. Используя этот калькулятор цепей, вы можете использовать самый высокий номинальный ток, который вы хотите знать для ширины вашей дорожки.

    Кроме того, вы можете повлиять на повышение температуры, которое регистрирует ваша плата. Это возможно с помощью калькулятора ширины дорожек печатной платы.

    Дополнительные сведения о калькуляторе ширины дорожки печатной платы

    Инженеры часто используют калькулятор ширины дорожек печатной платы в процессе изготовления печатной платы.Этот инструмент помогает обнаружить много вещей на печатной плате. Перед изготовлением печатной платы необходимо понять, как работает элемент. Другие важные вещи, которые вам нужно знать об этом инструменте, обсуждаются здесь.

    Очень важно определить область проводящего слоя. Вы можете использовать некоторые постоянные значения для определения этой области. IPC-2221 может помочь вам получить постоянные значения b, k и c. Эти значения варьируются в зависимости от местоположения трассы. Расположение трассы может быть внутренним или внешним.Значения этих констант являются требованиями к проводящему материалу.

    Определение температуры дорожки помогает узнать тепловые характеристики вашей печатной платы. Это играет важную роль в знании важных свойств печатной платы. Вы можете суммировать максимальное желаемое повышение температуры. Это поможет вам получить общую кривую температуры. Значения температуры указаны в °C.

    Калькулятор ширины дорожек печатной платы имеет мил. Этот мил играет жизненно важную роль.В мире печатных плат мил — это терминология. Он часто используется, когда речь идет о толщине слоя печатной платы. Например, вы можете выразить толщину меди в унциях, а также преобразовать ее в милы.

    Ширина трассы не требуется для определения рассеиваемой мощности и падения напряжения. Однако вам нужно понимать значение сопротивления и значение максимального тока. Это поможет сказать или выявить потерю мощности и падение напряжения.

    Используйте общее значение сопротивления и максимальное значение тока, чтобы получить падение напряжения.Умножьте квадрат максимального значения тока и значение сопротивления, чтобы получить потери мощности. Все эти вещи следует принимать во внимание. Это поможет рассчитать падение напряжения и рассеиваемую мощность.

    Что означает повышение температуры при расчете ширины дорожки печатной платы?

    При протекании тока по токопроводящей дорожке происходит выделение тепла. Это результат сопротивления, которое он оказывает току проводника.

    Повышение температуры определяет выделение тепла. Мы называем это повышением температуры. Кроме того, вы можете определить, какое повышение температуры сможет выдержать ваша печатная плата. Это возможно, если использовать калькулятор ширины дорожки печатной платы.

    Когда вы предоставляете дорожки печатной платы большей ширины, вы сможете уменьшить накопление тепла. Затем это приводит к повышению температуры.

    Для многих печатных плат безопасно повышение температуры на 10 градусов.В противном случае вы можете изготовить доски, способные выдерживать более высокое значение повышения температуры. Кроме того, вы найдете среду приложения. Это поможет повлиять на общую температуру платы.

    Можно ли извлечь другие измерения с помощью калькулятора ширины дорожки печатной платы?

    Калькуляторы ширины дорожки печатной платы позволяют устанавливать различные размеры печатной платы. Вы можете включить дополнительные входные параметры. К ним относятся длина трассы и рабочая температура.Это помогает извлечь дополнительные измерения. За счет этого можно определить меры ниже.

    • Мощность, рассеиваемая на трассе
    • Падение напряжения на трассе pcb
    • Значение сопротивления трассы
    • Повышение температуры трассы

    Можно ли рассчитать спицы на плате?

    Теперь колеса или спицы вагона для печатных плат являются элементами конструкции платы. Эти функции помогают упростить процесс пайки любой заземляющей пластины.

    Похоже на следы. Однако они имеют короткую длину и обычно вставляются внутрь плоскости. Всякий раз, когда вы пользуетесь калькулятором ширины дорожки, люди почти не учитывают спицу. Это связано с тем, что они есть не на всех печатных платах.

    Однако необходимо убедиться, что спицы имеют меньшую ширину по сравнению с фактическими следами. Делается это без расчетов.

    Можно ли считать площадь поперечного сечения проводящего слоя важным параметром при расчете ширины дорожки печатной платы?

    Да, это очень важный параметр.Площадь поперечного сечения проводящего слоя является очень важным параметром при расчете ширины дорожек печатной платы.

    Эта рассматриваемая площадь дается в милах в квадрате. Эта площадь полезна в качестве числителя для расчета деления ширины трассы.

     Для определения площади поперечного сечения проводящего слоя требуются некоторые параметры. Эти параметры выделены ниже.

    • Максимально допустимое повышение температуры, выраженное в °C.
    • Три константы c, b и k различаются при наличии внешних или внутренних следов.
    • Максимально допустимый ток, рассчитанный в амперах

    Может ли калькулятор ширины дорожки печатной платы определить сопротивление дорожки?

    Чтобы получить значение сопротивления вашей дорожки, вы можете использовать калькулятор ширины дорожки печатной платы. Инженеры по печатным платам должны рассчитать ширину дорожки, чтобы узнать значение сопротивления. Следующие параметры необходимы для ширины трассы:

    • Длина трассы в сантиметрах
    • Общая или общая температура трассы
    • Толщина трассы, измеренная в унциях/кв. фут
    • Площадь поперечного сечения проводящего слоя
    • Значение удельного сопротивления проводящего материала

    грузоподъемность

    Расчет тока ширины дорожки печатной платы очень важен.Вы можете добиться этого, используя различные методы. Существует метод, в котором используется калькулятор схемы, определяющий ток дорожки печатной платы. Другой метод использует калькулятор ширины печатной платы.

    Очень важно определить допустимую нагрузку платы по току. Вам это нужно, когда вам нужно оценить предел приложений платы. Важно знать текущие ограничения ширины дорожки печатной платы. Это поможет вам предотвратить возможное повреждение печатных плат.

    Что определяет максимальную допустимую нагрузку по току?

    Площадь поперечного сечения  трассы часто определяет текущую пропускную способность. Повышение температуры также имеет значение. Площадь поперечного сечения дорожки прямо пропорциональна толщине меди. То же самое касается ширины трассы.

    Чтобы получить максимальную грузоподъемность, нужна простая формула. Некоторые практические случаи рассчитать непросто. Это связано с повышением температуры и площади поперечного сечения.Прочие факторы также определяют текущую пропускную способность трассы. Это могут быть переходные отверстия, компоненты и контактные площадки.

    Трассировки с большим количеством контактных площадок будут работать больше, чем обычные трассы. Инженеры размещают печатные платы на какой-то дорожке между контактными площадками. Это происходит, когда на контактах или компонентах много паяльной пасты. Когда это происходит, это приводит к увеличению площади поперечного сечения. Увеличение ширины трассы позволяет решить эту проблему.

    Если вы не можете расширить дорожку, вы можете применить паяльную маску к дорожкам.Процедура технологии поверхностного монтажа требует паяльной пасты. Ширина дорожки увеличится после пайки оплавлением. Это также поможет увеличить текущую пропускную способность.

    Можно рассчитать пропускную способность печатной платы по току, используя формулу. Это приложение идеально подходит для прямого расчета трассировки. При изготовлении печатной платы важно учитывать загрязнение загрязняющими веществами. Загрязнение может привести к разрушению некоторых следов. Должен быть фактор безопасности, чтобы предотвратить проблему перегрузки.

    Инженеры также должны уделять особое внимание поворотным дорожкам. Если в следе есть острый угол, будет негладкий перенос. Это может повлиять на небольшие дорожки или ток большой ширины. Однако при низкой пропускной способности могут возникнуть проблемы.

    В чем разница между внешней и внутренней шириной трасс?

    Люди задаются вопросом, как отличить внешние следы от внутренних.Вы можете узнать различия по их расположению. Внутренние дорожки — это внутренние слои печатной платы, а внешние дорожки — на внешних поверхностях печатной платы.

    Вы поймете, что внутренние следы больше, чем внешние следы. Важно отметить, что значения параметров как для внутренних, так и для внешних трасс могут различаться. Этими параметрами являются постоянные значения проводящего материала и площадь поперечного сечения.

    Со временем вы заметите, что это связано с различными тепловыми требованиями и различиями в конструкции.Основная функция этого калькулятора ширины дорожки печатной платы заключается в контроле повышения температуры. Когда вы открываете внешние дорожки, они позволяют теплу частично отводиться за счет конвекции.

    Слои, которые не являются проводящими, покрывают внутренние слои, которые приводят к накоплению тепла. Чтобы увеличить площадь рассеивания тепла, внутренние дорожки должны быть больше.

    Существуют ли другие способы определения силы тока, которую может нести печатная плата?

    Нет никаких сомнений в том, что калькулятор ширины дорожки печатной платы помогает определить текущую емкость, которую может занимать трасса.Однако нужно понимать некоторые особенности платы. Эти вещи могут помочь увеличить грузоподъемность трассы.

    Например, система переходных отверстий и контактные площадки могут влиять на величину тока, который может проходить по дорожке. В печатной плате проводящие переходные отверстия обеспечивают альтернативные пути протекания тока. Это позволяет производить более узкие дорожки.

    Из-за этого может быть огромная плотность схемы, которая повышает производительность платы. Еще одним фактором, который может вызвать текущий поток трассировки, является количество прикрепленных деталей на борту.Вы поймете, что некоторые электронные компоненты потребляют очень много энергии. Эти компоненты обладают исключительным рассеиванием тепла.

    С этим объяснением можно легко сказать, что калькулятор ширины дорожки печатной платы очень важен. Этот инструмент необходим инженерам при изготовлении печатной платы. Это очень важный инструмент, который нельзя упускать из виду в индустрии печатных плат. Он имеет много преимуществ, а также упрощает процесс изготовления печатных плат. Производители печатных плат хорошо знакомы с калькулятором ширины дорожек печатных плат.

    Формулы, связанные с калькулятором ширины дорожки печатной платы

    Для калькулятора ширины дорожек печатной платы необходимо знать некоторые основные формулы. Эти формулы помогут лучше понять ваш калькулятор.

    Температура трассировки

    Это важный элемент, помогающий получить ширину трассы. Вы можете рассчитать температуру следа, просуммировав T RISE и T AMB. Для расчета температуры трассы вам потребуется всего три параметра.

    • T TEMP — температура трассы
    • T AMB — температура окружающей среды
    • T RISE — максимальное повышение заданной температуры

    Калькулятор рассеиваемой мощности

    Когда электронное устройство выделяет тепло, происходит рассеивание мощности. Это может привести к потере или растрате энергии. Чтобы получить рассеиваемую мощность, вам нужно максимальное значение тока и сопротивления. Следовательно, P Потеря = R * I 2

    • Потеря мощности = P Loss
    • Сопротивление = R
    • Максимальный ток = I

    Максимальный ток измеряется в омах, а сопротивление измеряется в ваттах.

    Максимальный ток

    Чтобы получить максимальный ток, используйте A= (T X W X 1,378 [mils/oz/ ft 2 )

    • [Mils2] — толщина дорожки
    • A — площадь поперечного сечения
    • [oz/ft2] W — ширина дорожки

    После решения этого уравнения теперь можно определить максимальный ток. Используйте этот IMAX = A c  x (k x T RISE b ), чтобы добиться этого.

    Параметры означают

    • Максимальный ток= [мил] I MAX  
    • Максимальное повышение заданной температуры= [А] TRISE
    • Константы =b, k и c

    Расчет падения напряжения

    При расчете падения напряжения на печатной плате необходимо сопротивление трассы и максимальный ток.Падение напряжения измеряет снижение электрического потенциала в электрической цепи.

    Падение напряжения = максимальный ток * сопротивление трассы.

    Расчет сопротивления

    Вам придется преобразовать площадь поперечного сечения, если вы хотите рассчитать сопротивление дорожки печатной платы. Сопротивление = (1 + a * (T TEMP – 25 градусов Цельсия) (p * L / A).

    Часто задаваемые вопросы

    Процесс расчета ширины трассы может оказаться сложным и запутанным.Это особенно актуально для тех, кто плохо знаком с калькулятором ширины трассы. Некоторые вопросы беспокоили вас в отношении этого калькулятора. Это может быть с результатами или формулой, и вы можете найти ответ на них здесь.

    Есть ли предел тока, который этот калькулятор может использовать при расчете ширины? Конечно, это связано с используемой вами формулой. Этот инструмент может рассчитать ширину дорожки около 35 ампер, 400 мил и медь в диапазоне 0,5–3 унции/кв. фут, а также повышение температуры в диапазоне от 10 до 100 градусов Цельсия.Этот калькулятор экстраполирует данные каждый раз, когда вы используете его за пределами любого из этих диапазонов.

    Что такое милы? Слово «мил» происходит от латинского термина «тысяча», что означает «тысяча». Один мил — это дюйм, разделенный на тысячу знаков.

    Почему калькулятор показывает ширину внутренней трассы больше ширины внешней трассы?  Высокая теплопередача обычно связана с внешними следовыми слоями. С другой стороны, внутренние слои также не проводят тепло.Это означает, что внутренние трассы смогут хранить больше тепла.

    В этом контексте, что мы подразумеваем под повышением температуры?  Повышение температуры связано с разницей между максимальной рабочей температурой вашей печатной платы, которая считается безопасной, и ее нормальной рабочей температурой.

    При использовании этого калькулятора я ввел требуемый ток 65 ампер, и он выдал неправильную ширину дорожки. Так каковы его пределы?  Этот инструмент работает с исходным графиком, который охватывает только около 35 ампер.Он также работает с шириной трассы 0,4 дюйма. Кроме того, он имеет дело только с повышением температуры от 10 до 100 градусов по Цельсию. Наконец, он работает с медью около 0,5-3 унций на каждый квадратный фут. Все, что выходит за эти пределы, приведет к экстраполяции этих формул.

    Заключение

    Как уже упоминалось, печатные платы служат основой для многих электронных продуктов. К настоящему моменту мы надеемся, что вы поняли, почему вам необходимо установить ширину дорожки вашей печатной платы.Это помогает предотвратить и защитить его от любого разрушения. Когда вы установите ширину дорожки, вы сможете узнать величину тока. Наконец, убедитесь, что вы соблюдаете все установленные стандарты. Они помогают в создании хорошей печатной платы.

    Ширина дорожки печатной платы (PCB) — это базовый, но очень важный параметр, который необходимо определить при проектировании печатной платы. Расчет ширины дорожки важен как для силовых, так и для сигнальных плат. Этот параметр определяет пропускную способность платы по току.Прежде чем углубляться в детали ширины дорожки, важно рассмотреть факторы, которые ограничивают протекание тока через проводник. Любой проводник с определенной площадью (поперечного сечения) « A », по которому течет электрический ток « I », обладает электрическим сопротивлением « R » по отношению к потоку тока. Электрическое сопротивление приводит к потерям электрической энергии на рассеяние тепла, которое зависит от квадрата тока, протекающего через проводник (поэтому эти потери известны как I 2 R  потери).С ростом тока также увеличивается рассеивание тепла, и после определенного момента чрезмерное тепло приводит к выходу из строя проводника с током. Для уменьшения рассеивания тепла ( I 2 R потерь) в проводнике необходимо уменьшить сопротивление. Электрическое сопротивление проводника обратно пропорционально площади «А» и прямо пропорционально длине «L» проводника.

    ρ ’ — удельное электрическое сопротивление материала рассматриваемого проводника.Для меди удельное сопротивление составляет 1,7×10 -8  (Ом·м). Если длина должна оставаться постоянной, площадь можно увеличить, чтобы уменьшить электрическое сопротивление. Или, другими словами, увеличение площади проводника увеличивает его пропускную способность по току (за счет уменьшения тепловых потерь или I 2 R  потери).

    Эта методология увеличения пропускной способности по току за счет увеличения площади теперь может быть распространена и на ПХБ.«Следы» на печатной плате (иногда также называемые дорожками) — это медные электрические соединения, отвечающие за передачу электрического тока. Из-за двумерного характера схемы печатной платы «ширина» дорожек используется для определения максимальной силы тока печатной платы, а не площади поперечного сечения (поскольку высота становится постоянной после выбора толщины меди). Формула для расчета ширины трассы получена из следующего математического выражения ниже (опубликовано в стандарте IPC-2221):

    Где,

    I = Максимальный ток (А)

    d T = повышение температуры выше температуры окружающей среды (°C)

    A = площадь поперечного сечения (мил 2 )

    ‘k’  постоянная, зависящая от положения дорожек на плате

    k  (для внутренних трасс) = 0.024

    k  (для внешних трасс) = 0,048

    Причина различных значений k заключается в том, что дорожки на внешней стороне печатной платы имеют больше шансов рассеивать тепло посредством процесса конвекции по сравнению с внутренними слоями. В результате этого на внутренних слоях начинает накапливаться тепло. Более высокое значение « для внутреннего слоя означает более широкую ширину дорожки, которая помогает рассеивать аккумулированное тепло. Однако, если контур находится в полном вакууме, внешние слои не могут терять тепло в процессе конвекции.Таким образом, при проектировании печатных плат в вакууме необходимо выбрать одно и то же значение «k » для внутренних и внешних слоев, т. е. 0,024.

    Показатели степени ‘ d T’ и ‘ A ’ являются результатом физических констант меди, таких как удельное сопротивление меди и температурный коэффициент меди. Площадь трассы (мил 2 ) можно рассчитать, переставив (2), как показано ниже:

    При выбранной толщине « (милов) можно рассчитать ширину дорожки « w » (милов):

    На приведенном ниже рисунке показана (для толщины контакта 1 унция или 35 мкм) допустимый ток в зависимости от расчетной ширины дорожки для различных изменений температуры окружающей среды.

    Хотя формула в уравнении (4) не имеет математического предела, ее точность продолжает снижаться с увеличением значения тока и ширины трассы. Для значений тока выше 35 А для внешних дорожек, 17,5 А для внутренних дорожек или ширины дорожек более 400 мил, эта формула даст значительное значение ошибки. Кроме того, математическая формула для расчета ширины дорожки не учитывает некоторые другие факторы, такие как количество электронных компонентов, переходных отверстий и контактных площадок в схеме.И, наконец, такие факторы, как пыль, также учитываются при крупномасштабном производстве печатных плат. Эта математическая формула также предполагает, что компоненты не препятствуют отводу тепла. Поэтому к вычисляемому значению добавляется дополнительный буфер, чтобы избежать сложностей, возникающих из-за внешних факторов.

    Также важно поддерживать надлежащее расстояние между дорожками, чтобы избежать кратковременного короткого замыкания в силовых платах или помех сигналам в сигнальных платах.Общее правило состоит в том, чтобы поддерживать расстояние между двумя параллельными бегущими трассами, которое в три раза превышает ширину трассы. Также важно расположение силовых, земляных и сигнальных дорожек на плате. Рекомендуется стратегически размещать трассы питания и не допускать, чтобы трассы питания шли от одного компонента к другому в сложной конфигурации гирляндной цепи.

0 comments on “Ширина дорожки на печатной плате от тока: Расчет ширины дорожки печатной платы в зависимости от силы тока

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.