PCB nyomvonalszélesség kalkulátor

Mi a PCB-vezéték szélességszámítás?

A PCB-vezéték szélessége meghatározza, mennyi áramot képes biztonságosan vezet egy nyomtatott áramköri lap rézvezétéke. Az alulméretezett vezéték biztosítékként viselkedik – felmelegszik, és átégetheti a lapot, megrongálva az alkatrészeket és tűzveszélyt okozva. Ez a kalkulátor az IPC-2221 szabvány képleteit alkalmazza a minimális vezétékszélesség meghatározásához adott áram, rézvastagság és megengedett hőmérsékletemelkedés esetén.

A fő tényezők: az áram (amper), a rézvastagság (szabványos PCB-nél általában 1 oz/ft² = 35 µm), a megengedett hőmérsékletemelkedés a környezeti hőmérséklet felett, és hogy a vezéték belső vagy külső rétegen van-e. A külső rétegi vezétékek hatékonyabban adják le a hőt a környező levegőbe, ezért azonos áramhoz keskenyek lehetnek, mint a belső rétegi vezétékek.

Az IPC-2221 szabvány

Az IPC-2221 szabvány empirikusan levezetett képleteket tartalmaz a PCB-vezéték méretezéséhez. A képlet először kiszámítja a szükséges keresztmetszeteti területet négyzetmilben, majd rézvastagság alapján vezétékszélességre váltja át. A külső rétegek körülbelül 44%-kal több áramot bírnak el, mint a belső rétegek azonos geometria mellett, a jobb hőelvezetés miatt.

Az eszköz használata

Adja meg a vezéték által vezetett maximális áramot, a rézvastagságot (1 oz a standard), a megengedett maximális hőmérsékletemelkedést (10 °C általánosan elfogadott konzervatív érték), és hogy a vezéték belső vagy külső rétegen van-e. A kalkulátor megmutatja a minimális vezétékszélességet milben és milliméteres is.

PCB-tervezési tippek

• Mindig alkalmazzon biztonsági ráhagyást – használjon szélesebb vezétékeket a számított minimumnál, különösen a tápvezetékeknél.
• Nagy áramú útvonalakhoz használjon rézkitöltést (ground plane-t) keseny vezétékek helyett.
• Nagyon nagy áramú útvonalaknál fontolja meg az átmenő furatok (via stitching) alkalmazását a rézfelületek több rétegen való összekötéséhez.
• A jelvezétékek jóval kesenyebbek lehetnek (6–8 mil tipikus), mivel minimális áramot vezetnek.

Gyakran ismételt kérdések

Mi a rézvastagság, és hogyan befolyásolja a vezétékszélességet?

A rézvastagság a rézréteg vastagságát jelöli, unciában per négyzetláb mérve. Az 1 oz réz körülbelül 35 µm vastag, és a leggyakoribb szabványos PCB-khez. A nehezebb réz (2 oz = 70 µm) azonos áramhoz kesenyebb vezétékeket enged meg, mert több a keresztmetszeti terület. Egyes teljesítményelektronikai PCB-k 3–4 oz rezet alkalmaznak.

Pontos-e az IPC-2221 képlet?

Az IPC-2221 képletek konzervatív becslések az 1950-es–70-es évek empirikus vizsgálatai alapján. A valós teljesítmény a lapanyagtól, a környezeti hőmérséklettől, a légáramlástól és a közeli hőforrásoktól is függ. A képletek biztonságos alapot adnak – a tényleges hőmérsékletemelkedés általában kevesebb a becsültnél. Biztonsági szempontból kritikus alkalmazásoknál hőszimulációt vagy fizikai tesztelést ajánlatos végezni.