أداة قياس قدرة نقل التيار في لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)

حاسبة عرض مسارات الدوائر المطبوعة

احسب الحد الأدنى لعرض مسار الدائرة المطبوعة (PCB)، أو أضف هامشًا هندسيًّا، أو تحقق من السعة الحالية لمسار موجود باستخدام نموذج تجريبي على غرار معيار IPC-2221. كما تقوم الأداة بتقدير المقاومة، وانخفاض الجهد، وفقدان الطاقة، وكثافة التيار، ودرجة حرارة الموصل.

الطبقات الخارجية والداخلية مم، ميل، درجة مئوية، ودرجة فهرنهايت تحديد العرض وفحص المسارات
طريق النحاس الشاشة الحرارية
العرض W طول المسار L التيار I تدفق الحرارة
الطراز طراز IPC-2221
الطبقة الافتراضية خارجي
موصى به W 8.99 ملم

تحديد مقاس النحاس التفاعلي

تحديد أبعاد مسار جديد أو فحص مسار موجود

أدخل الشكل الهندسي النهائي للنحاس وارتفاع درجة الحرارة المسموح به. يتم تحديث النتائج على الفور، وتظل هذه النتائج بمثابة تقدير أولي للفحص وليس ضمانًا حراريًا للإنتاج.

وضع الحساب
وحدات الهندسة
وحدات قياس درجة الحرارة

مدخلات التصميم

المعلمات الكهربائية ومعلمات النحاس

A
ميكرومتر
درجة مئوية
مم
درجة مئوية
%

نموذج التتبع النشط

مسار نحاسي خارجي

k = 0.048
W
T
الحد الأدنى لـ W
7.194 ملم
W المختارة
8.993 ملم
حرف T من النحاس
35.0 ميكرومتر
الطول L
150.0 ملم
معادلة الفرز من النوع IPC-2221 I = k × ΔT0.44 × A0.725

A هي مساحة المقطع العرضي للنحاس بالميل المربع. ويُطبق العرض الموصى به هامش التصميم الذي يختاره المستخدم بعد حساب المساحة الدنيا.

تقع القيم المدخلة ضمن حدود الفحص الخاصة بالآلة الحاسبة
العرض الهندسي الموصى به 8.99 ملم 354.05 ميل · 0.3541 بوصة
شاشة التصميم تم تطبيق هامش العرض 25%

استخدم العرض الموصى به كنقطة انطلاق للتصميم، ثم تحقق من تركيب الطبقات في عملية الإنتاج والبيئة الحرارية.

العرض الأدنى 7.194 ملم
السعة التقديرية 11.76 أ
استغلال الطاقة الإنتاجية 85.0%
مقاومة التتبع 8.700 ميللي أوم
انخفاض الجهد الكهربائي 87,00 مللي فولت
انقطاع التيار الكهربائي 870.03 ميلي واط
كثافة التيار 31.77 أ/مم²
درجة حرارة الموصل 35.0 درجة مئوية

أساس الحساب

كيفية حساب تقدير عرض مسار الدائرة المطبوعة (PCB)

تستخدم الآلة الحاسبة العلاقة التجريبية المعروفة بين التيار والسعة وفقًا لمعيار IPC-2221 من أجل تحديد أبعاد المسارات بسرعة. ثم تحسب الخسارة الكهربائية بناءً على المقطع العرضي للنحاس النهائي ومقاومة النحاس المعدلة حسب درجة الحرارة.

01

المساحة المطلوبة من النحاس

A = [I ÷ (k × ΔT0.44)]1/0.725

يبلغ المعامل 0.048 للمسار الخارجي و0.024 للمسار الداخلي. تُحسب المساحة بوحدة الميل المربع.

02

العرض الأدنى والموصى به

Wmin = A ÷ T · Wrec = Wmin(1 + الهامش)

يُحوّل سمك النحاس النهائي المساحة المطلوبة إلى عرض. ويكون هامش التصميم واضحًا وقابلًا للتعديل، وليس مخفيًّا.

03

المقاومة وفقدان التيار المستمر

R = ρ(T) × L ÷ (W × T)

يتم ضبط المقاومة على درجة الحرارة المحيطة مضافًا إليها الارتفاع المحدد في درجة الحرارة، ثم تُستخدم لتقدير انخفاض الجهد وفقدان I²R.

04

التحقق من التتبع الحالي

Iالسعة = k × ΔT0.44 × (W × T)0.725

تعمل ميزة «التحقق من المسار الحالي» على عكس مسار العمل ومقارنة التيار المطبق بالسعة التجريبية للعرض النهائي الذي تم إدخاله.

التفسير الهندسي:

يُعد IPC-2221 نهجًا تجريبيًّا قديمًا للفحص. وقد تؤدي عوامل مثل الارتباط على غرار IPC-2152، والطبقات النحاسية، والموصلات المجاورة، وتدفق الهواء داخل العلبة، وبنية الركيزة، وقناع اللحام، وانتشار الحرارة على مستوى اللوحة إلى اختلاف درجات الحرارة. استخدم هذه النتيجة لبدء مناقشة التخطيط والتصنيع، وليس لاعتماد تصميم تم إصداره.

جودة المدخلات

استخدام قيم النحاس النهائية وحدود حرارية واقعية

النموذج بسيط، لكن النتيجة تعتمد بشكل كبير على مدى انعكاس التيار، وسماكة النحاس، وموقع الطبقة، وارتفاع درجة الحرارة لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) الفعلي.

التيار المستمر

أدخل التيار المستمر للمسار، وليس مجرد قيمة تشغيل نموذجية. تتطلب الأحمال النبضية تقييمًا منفصلاً للحالات العابرة ودورة التشغيل.

سماكة النحاس النهائية

استخدم سماكة الموصل النهائية بعد التصنيع. يُعد الوزن الاسمي للنحاس قيمة مسبقة ملائمة، لكن سماكة النحاس المطلي في الطبقة الخارجية قد تختلف.

الارتفاع المسموح به في درجة الحرارة

هذا هو الارتفاع المسموح به عن درجة الحرارة المحيطة، وليس الحد الأقصى المحدد للمكون أو الرقاقة. وتؤدي قيم الارتفاع المنخفضة إلى إنتاج مسارات أوسع.

طول المسار النهائي

لا يؤثر الطول على نتيجة عرض IPC-2221، لكنه يؤثر بشكل مباشر على المقاومة، وانخفاض الجهد، وفقدان الطاقة.

الحدود الهندسية

ما تتضمنه الآلة الحاسبة وما لا يزال يتطلب التحقق من صحته

مشمول في التقدير

  • المعاملات الخارجية والداخلية من النوع IPC-2221
  • سماكة النحاس النهائية وهامش العرض المحدد
  • تحويل القياسات الهندسية بين النظام المتري والنظام الإمبراطوري
  • تحويل درجات الحرارة بين مقياسي سيلزيوس وفهرنهايت
  • المقاومة، وانخفاض الجهد، وفقدان الطاقة، وكثافة التيار

التحقق خارج الآلة الحاسبة

  • اختبار الترابط واختبار الحرارة أثناء الإنتاج وفقًا لمعيار IPC-2152
  • مسارات النحاس، والمسارات المتوازية، وتضييقات العنق، والثقوب، واللوحات
  • تدفق الهواء، ودرجة حرارة العلبة، ومصادر الحرارة المجاورة
  • الربط المستوي، وسماكة الركيزة، وتوزيع النحاس
  • تفاوت التصنيع، والطلاء، وملف الحفر، وقناع اللحام

من الآلة الحاسبة إلى تقديم الأدلة

استخدم التقدير في مراجعة التراكم، وفحص مسار التيار، والتحقق الحراري على مستوى النظام.

مرجع النحاس

تحويل الوزن والسمك الاسمي للنحاس

تُعد هذه التحويلات الاسمية الشائعة مفيدة في المرحلة الأولية. يجب التأكد من سماكة النحاس النهائية مع الشركة المصنعة للوحات الدوائر المطبوعة، لا سيما بالنسبة للطبقات الخارجية المطلية.

وزن النحاس السماكة الاسمية السماكة بالميل الاستخدام التخطيطي النموذجي
0.5 أونصة/قدم مربع 17.5 ميكرومتر 0.69 ميل طبقات التوجيه الدقيقة وطبقات التيار الخفيف
1 أونصة/قدم مربع 35 ميكرومتر 1.38 مليون نحاس لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) للأغراض العامة
2 أونصة/قدم مربع 70 ميكرومتر 2.76 مليون توزيع الطاقة ذات التيار العالي
3 أونصة/قدم مربع 105 ميكرومتر 4.13 مليون مسارات الطاقة الصناعية ذات المحتوى العالي من النحاس
4 أونصات/قدم مربع 140 ميكرومتر 5.51 مليون تصميم متخصص مخصص للتيار العالي

الفحوصات الهندسية التالية

متابعة سير عمل تصميم لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) والنظام

الانتقال من تحديد أبعاد الموصلات إلى خسارة الإشارة في المسار، ومواصفات النحاس، وسعة الثقوب، والمقاومة، وتخطيط الطاقة، والفحص الحراري، والتحقق من صحة أنظمة Mini-ITX.

الأسئلة الشائعة حول عرض مسارات الدوائر المطبوعة (PCB)

أسئلة عملية قبل فتح مسار يتطلب تيارًا عاليًا

استخدم الآلة الحاسبة لتقدير الحجم مبدئيًّا، ثم تحقق من المسار الحالي الكامل وتركيبة الإنتاج.

توضح الإجابات الواردة أدناه سماكة النحاس، والطبقات الداخلية مقابل الطبقات الخارجية، وارتفاع درجة الحرارة، والهوامش، وحدود التقدير وفقًا لمعيار IPC-2221.

مناقشة مسار الطاقة في لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)
ما هي الصيغة التي تستخدمها أداة حساب عرض مسارات لوحات الدوائر المطبوعة هذه؟

ويستخدم هذا الأسلوب العلاقة التجريبية من نوع IPC-2221 بين التيار، وارتفاع درجة الحرارة المسموح به، ومساحة المقطع العرضي للنحاس، وموقع الطبقة. ثم تُقسَم المساحة المحللة على سماكة النحاس النهائية للحصول على عرض المسار.

لماذا يكون مسار الطبقة الداخلية أوسع بكثير؟

تستخدم المعادلة التقليدية معاملًا أقل للموصلات الداخلية، مما يعكس تشتتًا حراريًّا أقل كفاءة. كما يعتمد السلوك الفعلي للطبقات المتعددة أيضًا على المستويات المجاورة، وسماكة العازل الكهربائي، وتوزيع النحاس، وبنية اللوحة.

هل يجب أن أستخدم العرض الأدنى أم العرض الموصى به؟

العرض الأدنى هو النتيجة التجريبية المباشرة. أما العرض الموصى به فيشمل الهامش الهندسي الذي اخترته، ويُعد عادةً نقطة انطلاق أفضل عندما تسمح مساحة مسار التوجيه بذلك.

هل يؤثر طول المسار على العرض المطلوب؟

لا تدخل مسافة المسار في معادلة العرض الواردة في معيار IPC-2221. إلا أنها تؤدي إلى زيادة المقاومة، وانخفاض الجهد، وفقدان الطاقة، مما قد يستلزم استخدام مسار أوسع حتى عندما تبدو سعة التيار كافية.

هل يمكنني توزيع التيار على مسارين متوازيين أو طبقتين نحاسيتين؟

يمكن للمسارات المتوازية أن تتشارك التيار، لكن التوزيع قد لا يكون متساويًا بسبب الشكل الهندسي، ومقاومة الثقوب، ووضع المكونات، والترابط الحراري. قم بنمذجة المسار الكامل للتيار والتحقق من صحته بدلاً من تقسيم العرض على عدد المسارات تلقائيًا.

هل يمكن لهذه الآلة الحاسبة أن تحل محل تحليل IPC-2152 أو الاختبارات الحرارية؟

لا. هذه أداة فحص أولية من نوع IPC-2221. يجب أن تراعي التصاميم النهائية إرشادات IPC-2152، والتفاوتات التصنيعية، وظروف الغلاف، وانتشار النحاس، والأداء الحراري المقاس.