PCB-Leiterbahnbreiten-Rechner

Die PCB-Leiterbahnbreite bestimmt, wie viel Strom ein Kupferleiter ohne übermäßige Erwärmung führen kann. Strom durch einen endlichen Widerstand erzeugt Wärme; eine schmale Leiterbahn hat weniger Querschnitt zur Stromleitung und Wärmeverteilung. Dieser Rechner stellt die empirische IPC-2221-Stromgleichung um und schätzt die erforderliche Mindestfläche und -breite für Strom, Kupfergewicht, Temperaturanstieg und Lagenposition. Die Gleichung lautet I = k × ΔT^0.44 × A^0.725. Der Strom I wird in Ampere, der zulässige Temperaturanstieg ΔT in Grad Celsius und die Querschnittsfläche A in Quadratmil angegeben. Der Koeffizient k beträgt 0.048 für Außenlagen und 0.024 für Innenlagen. Innenleiter sind von Laminat umgeben und geben Wärme meist schlechter ab; das ältere IPC-Modell weist ihnen deshalb eine größere erforderliche Fläche zu. Nach Ermittlung der Fläche teilt der Rechner durch die Kupferdicke. Ein-Unzen-Kupfer ist ohne Fertigungstoleranzen etwa 1.378 mils beziehungsweise 35 µm dick. Zwei-Unzen-Kupfer verdoppelt die Nenndicke und benötigt für dieselbe Querschnittsfläche ungefähr die halbe Breite. Galvanisierung und Prozessschwankungen können die Enddicke verändern. Fordern Sie für kritische Entwürfe den tatsächlichen Lagenaufbau beim Leiterplattenhersteller an. Der Temperaturanstieg beschreibt die Leiterbahntemperatur oberhalb ihrer lokalen Umgebung, nicht die maximale Umgebungstemperatur selbst. Ein Anstieg von 10°C ist konservativ und bei empfindlichen oder hochzuverlässigen Schaltungen üblich. Zulässige 20°C oder 30°C ermöglichen schmalere Bahnen, erhöhen aber den Leiterwiderstand, erwärmen benachbarte Bauteile und verringern die Überlastreserve. Berücksichtigen Sie Gehäusetemperatur, Kupferflächen, Luftstrom, Tastgrad und benachbarte Wärmequellen. IPC-2221 ist ein nützliches Modell zur Vorauslegung, keine vollständige thermische Simulation. Die neueren IPC-2152-Richtlinien berücksichtigen Leiterplattenaufbau und Umgebungseinflüsse detaillierter. Pads, Vias, Steckverbinder, Engstellen, Lötstoppmaske, parallele Kupferflächen und kurze transiente Ströme können das reale Verhalten verändern. Runden Sie auf eine herstellbare Breite auf, ergänzen Sie eine technische Reserve, prüfen Sie den Spannungsabfall gesondert und testen Sie Hochstromprototypen vor der Freigabe unter ungünstigsten Betriebsbedingungen.