PCB sporbreddekalkulator
Beregn minimum sporbredde for en gitt strøm etter IPC-2221.
Hva er en PCB-sporbredde-kalkulator?
PCB-sporbredde-kalkulatoren bestemmer minimumsbredden for en koppertrase på et kretskort for å trygt føre en gitt strøm uten overoppheting. For smal et spor har for mye motstand, noe som forårsaker spenningsfall og farlig varmeøkning. Bransjestandarder IPC-2221 og IPC-2152 gir retningslinjer for beregning av sporbredde basert på strøm, tillatt temperaturøkning og kobbertykkelse.
Denne kalkulatoren implementerer IPC-2221-ligningene for både indre og ytre lag. Ytre lag kan dissipere varme mer effektivt gjennom konveksjon, så de kan være smalere enn indre lag for samme strøm. Verktøyet beregner også spormotstanden og spenningsfallet over en gitt sporlengde.
IPC-2221-standarden
IPC-2221-standarden gir empirisk utledede formler for PCB-banebredde. Formelen beregner først nødvendig tverrsnittsareal i kvadratmil, deretter konverterer til banebredde basert på kobbertykkelse. Ytre lag kan håndtere ca. 44 % mer strøm enn indre lag for samme geometri, på grunn av bedre termisk avledning.
Slik bruker du denne kalkulatoren
Skriv inn strømmen spor skal føre, tillatt temperaturøkning over omgivelsestemperatur, kobbertykkelse (i oz/sqft eller um) og sporlengde. Kalkulatoren gir minimum sporbredde for både ytre og indre lag, sammen med motstand, spenningsfall og effekttap.
Tips for PCB-design
- Legg alltid til en sikkerhetsmargin — bruk bredere baner enn det beregnede minimum, spesielt for strømbaner.
- Bruk kobberfyll (jordplan) for høystrømbaner i stedet for smale baner.
- Vurder via-stitching for å koble kobber på flere lag for svært høye strømbaner.
- Signalbaner kan være mye tynnere (6–8 mil er typisk) siden de bærer minimal strøm.
Regneeksempel
Før 2 A på en ekstern PCB-bane på 1 oz kobber (35 µm tykt), med 10 °C temperaturøkning tillatt. IPC-2221-diagrammet gir et nødvendig tverrsnitt på rundt 20 mils², så bredde = areal ÷ tykkelse ≈ 20 ÷ 1,4 ≈ 14 mils, om lag 0,36 mm. Interne baner kvitter seg dårligere med varme, så IPC-2221 dobler omtrent bredden for samme strøm.
Vanlige feil
En vanlig feil er å bruke bredder for interne lag på en ekstern bane eller omvendt; nedgravde baner blir varmere og må være bredere. En annen er å glemme kobbervekten — en bane på 2 oz kobber kan være halvparten så bred som samme strøm på 1 oz. Å overse tillatt temperaturøkning villeder også, siden en bredere bane simpelthen går kaldere ved samme strøm.
Ofte stilte spørsmål
Hva er forskjellen mellom IPC-2221 og IPC-2152?
IPC-2221 (fra 2003) bruker et forenklet diagram som mange ingeniører finner konservativt for ytre lag og potensielt utilstrekkelig for indre lag. IPC-2152 (fra 2009) er basert på mer omfattende testing og gir mer nøyaktige resultater, spesielt for indre lag. Denne kalkulatoren bruker IPC-2221 som er mest utbredt, men legg alltid til en sikkerhetsmargin.
Bør jeg alltid bruke minimumsbredden?
Nei. Kalkulatoren gir minimum bredde, men det er god praksis å gjøre sporene bredere der det er plass. Bredere spor har lavere motstand, bedre termisk ytelse og er mer produksjonsvennlige. For strømspor anbefaler mange designere å bruke 50–100 % mer enn minimum. Kobberfyll (polygon pour) er enda bedre for strømdistribusjon der det er mulig.
Hva er kobbervekt og hvorfor betyr det noe?
Kobbervekt beskriver hvor mye kobber som dekker en kvadratfot kort, oppgitt i unser; 1 oz brer seg til om lag 35 µm tykt. Tyngre kobber (2 oz, 3 oz) gjør baner tykkere i tverrsnitt, så de fører mer strøm ved gitt bredde og kvitter seg bedre med varme, til høyere kortkostnad.