Calculadora de ancho de pista PCB
Calcula el ancho mínimo de pista para una corriente según IPC-2221.
¿Qué es el cálculo del ancho de traza de PCB?
El ancho de traza de PCB determina cuánta corriente puede transportar de forma segura una traza de cobre en una placa de circuito impreso. Una traza subdimensionada actúa como un fusible: se calienta y puede quemar la placa, dañando componentes y creando riesgo de incendio. Esta calculadora usa las fórmulas del estándar IPC-2221 para determinar el ancho mínimo dada una corriente, peso de cobre y aumento aceptable de temperatura.
Los factores clave son la corriente (amperios), el grosor del cobre (típicamente 1 oz/ft2 = 35 um para PCBs estándar), el aumento aceptable de temperatura sobre el ambiente y si la traza está en una capa interna o externa. Las trazas externas disipan el calor más eficientemente al aire circundante, así que pueden ser más estrechas que las internas para la misma corriente.
Estándar IPC-2221
El estándar IPC-2221 proporciona fórmulas derivadas empíricamente para dimensionar trazas de PCB. La fórmula calcula primero el área transversal requerida en mils cuadrados y luego convierte a ancho de traza según el grosor del cobre. Las capas externas pueden manejar aproximadamente un 44 % más de corriente que las internas para la misma geometría debido a una mejor disipación térmica.
Cómo usar esta herramienta
Introduce la corriente máxima que debe llevar la traza, el peso del cobre (1 oz es estándar), el aumento máximo de temperatura permitido (10 °C es una elección conservadora común) y si la traza está en capa interna o externa. La calculadora muestra el ancho mínimo en mils y milímetros.
Consejos de diseño de PCB
- Añade siempre un margen de seguridad: usa trazas más anchas que el mínimo calculado, especialmente para trazas de potencia.
- Usa pours de cobre (planos de tierra) para caminos de alta corriente en lugar de trazas estrechas.
- Considera coser vías para conectar cobre en múltiples capas para caminos de muy alta corriente.
- Las trazas de señal pueden ser mucho más finas (6-8 mil es típico) ya que llevan corriente mínima.
Ejemplo práctico
Lleva 2 A por una pista externa de PCB en cobre de 1 oz (35 µm de grosor), permitiendo una subida de 10 °C. La tabla IPC-2221 da una sección requerida de unos 20 mils², así que ancho = área ÷ grosor ≈ 20 ÷ 1,4 ≈ 14 mils, unos 0,36 mm. Las pistas internas disipan peor el calor, así que IPC-2221 duplica aproximadamente el ancho para la misma corriente.
Errores comunes
Un error común es usar anchos de capa interna para una pista externa o al revés; las pistas enterradas se calientan más y deben ser más anchas. Otro es olvidar el peso del cobre: una pista en cobre de 2 oz puede ser la mitad de ancha que la misma corriente en 1 oz. Ignorar la subida de temperatura permitida también engaña, ya que una pista más ancha simplemente va más fría con la misma corriente.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el peso del cobre y cómo afecta al ancho de la traza?
El peso del cobre se refiere al grosor de la capa de cobre, medido en onzas por pie cuadrado. 1 oz de cobre tiene aproximadamente 35 micrómetros y es el más común para PCBs estándar. Cobre más grueso (2 oz = 70 um) permite trazas más estrechas para la misma corriente porque hay más área transversal. Algunos PCBs de electrónica de potencia usan cobre de 3-4 oz.
¿Es precisa la fórmula IPC-2221?
Las fórmulas IPC-2221 son estimaciones conservadoras basadas en pruebas empíricas de los años 1950-70. El rendimiento real varía con el material de la placa, la temperatura ambiente, el flujo de aire y las fuentes de calor cercanas. Las fórmulas proporcionan una base segura: el aumento real de temperatura suele ser menor del previsto. Para aplicaciones críticas para la seguridad, se recomienda simulación térmica o pruebas físicas.
¿Qué es el peso del cobre y por qué importa?
El peso del cobre describe cuánto cobre cubre un pie cuadrado de placa, en onzas; 1 oz se extiende a unos 35 µm de grosor. Un cobre más pesado (2 oz, 3 oz) hace las pistas más gruesas en sección, así que llevan más corriente a un ancho dado y disipan mejor el calor, a mayor coste de placa.