ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ РАСЧЕТА ТОКОПРОВОДНОСТИ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

Калькулятор ширины дорожек печатной платы

Рассчитайте минимальную ширину дорожки на печатной плате, добавьте инженерный запас или проверьте токовую пропускную способность существующей дорожки с помощью эмпирической модели, разработанной в соответствии со стандартом IPC-2221. Инструмент также позволяет оценить сопротивление, падение напряжения, потери мощности, плотность тока и температуру проводника.

Внешние и внутренние слои мм, мил, °C и °F Определение ширины и проверка трассировки
Рассчитать ширину трассы Практика проверки правильности рецензий
МЕДНЫЙ МАРШРУТ ТЕРМОЭКРАН
ШИРИНА W ДЛИНА МАРШРУТА L ТОК I ТЕПЛОВОЙ ПОТОК
МОДЕЛЬ В СТИЛЕ IPC-2221
СЛОЙ ПО УМОЛЧАНИЮ ВНЕШНИЙ
РЕКОМЕНДУЕМОЕ W 8,99 мм

ИНТЕРАКТИВНЫЙ РАСЧЁТ РАЗМЕРОВ МЕДИ

Определить размер новой трассы или проверить существующую трассу

Введите геометрические параметры готового медного изделия и допустимый нагрев. Результаты обновляются мгновенно и представляют собой лишь предварительную расчетную оценку, а не гарантию тепловых характеристик в условиях серийного производства.

Режим расчета
Единицы измерения в геометрии
Единицы измерения температуры

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Электрические и медные параметры

A
мкм
°C
мм
°C
%

МОДЕЛЬ «АКТИВНЫЙ СЛЕД»

Внешняя медная дорожка

k = 0,048
W
T
Минимальная ширина W
7,194 мм
Избранные W
8,993 мм
Медное Т
35,0 мкм
Длина L
150,0 мм
Уравнение расчета экранирования по стандарту IPC-2221 I = k × ΔT0,44 × A0,725

A — площадь поперечного сечения медного проводника в квадратных милах. Рекомендуемая ширина учитывает выбранный пользователем запас прочности после определения минимальной площади.

Введенные значения находятся в пределах допустимых значений калькулятора
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ШИРИНА ПРОЕЗДА 8,99 мм 354,05 мил · 0,3541 дюйма
ЭКРАН ДИЗАЙНА Применено поле по ширине 25%

Используйте рекомендуемую ширину в качестве отправной точки для компоновки, а затем проверьте структуру слоев при производстве и тепловые условия.

Минимальная ширина 7,194 мм
Расчетная мощность 11,76 А
Использование производственных мощностей 85.0%
Сопротивление трассировки 8 700 мОм
Падение напряжения 87,00 мВ
Потеря мощности 870,03 мВт
Плотность тока 31,77 А/мм²
Температура проводника 35,0 °C
ОСНОВАНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА Внешний слой · Тип IPC-2221

ОСНОВАНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА

Как рассчитывается ориентировочная ширина дорожки на печатной плате

Калькулятор использует хорошо известную эмпирическую зависимость между током и пропускной способностью, заданную стандартом IPC-2221, для быстрого расчета размеров трасс. Затем он рассчитывает электрические потери на основе площади поперечного сечения готовой медной проводницы и удельного сопротивления меди с поправкой на температуру.

01

Требуемая площадь медного покрытия

A = [I ÷ (k × ΔT0,44)]1/0,725

Коэффициент составляет 0,048 для внешней трассы и 0,024 для внутренней трассы. Площадь рассчитывается в квадратных милах.

02

Минимальная и рекомендуемая ширина

Wmin = A ÷ T · Wrec = Wmin(1 + запас)

Толщина готовой медной пластины позволяет пересчитать требуемую площадь в ширину. Запас прочности явно указан и может регулироваться, а не является скрытым.

03

Сопротивление и потери в постоянном токе

R = ρ(T) × L ÷ (W × T)

Сопротивление настраивается на величину, равную температуре окружающей среды плюс выбранный перепад температуры, после чего используется для расчета падения напряжения и потерь I²R.

04

Проверка существующих трассировок

I мощность = k × ΔT0,44 × (W × T)0,725

Функция «Проверить существующую траекторию» меняет порядок действий на обратный и сравнивает приложенный ток с расчетной пропускной способностью для введенной ширины готового изделия.

Техническое толкование:

IPC-2221 — это устаревший эмпирический метод скрининга. Различные температурные показатели могут быть обусловлены корреляцией в стиле IPC-2152, медными слоями, близко расположенными проводниками, воздушным потоком внутри корпуса, конструкцией подложки, паяльной маской и теплорассеиванием на уровне платы. Используйте этот результат для начала обсуждения компоновки и изготовления, а не для сертификации выпущенной конструкции.

КАЧЕСТВО ВХОДНЫХ ДАННЫХ

Используйте значения коэффициентов теплопроводности готовой меди и реалистичные тепловые границы

Модель проста, однако результат в значительной степени зависит от того, насколько точно ток, толщина меди, расположение слоев и повышение температуры соответствуют фактической конструкции печатной платы.

Непрерывный ток

Укажите постоянный ток в цепи, а не только типичное рабочее значение. Импульсные нагрузки требуют отдельной оценки переходных процессов и коэффициента заполнения.

Толщина готовой меди

Используйте толщину готового проводника после изготовления. Номинальная масса меди — это удобное предварительное значение, однако толщина медного покрытия на внешнем слое может отличаться.

Допустимый рост температуры

Речь идет о допустимом превышении температуры окружающей среды, а не о максимальном номинальном значении для отдельных компонентов или многослойной платы. Более низкие целевые значения превышения температуры приводят к увеличению ширины дорожек.

Протяженность маршрута с учетом пройденого пути

Длина не влияет на ширину IPC-2221, но напрямую влияет на сопротивление, падение напряжения и потери мощности.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДЕЛЫ

Что включено в калькулятор, а что ещё требует проверки

Включено в смету

  • Внешние и внутренние коэффициенты типа IPC-2221
  • Толщина готовой медной детали и явно указанный припуск по ширине
  • Преобразование геометрических величин из метрической системы в британскую систему мер и обратно
  • Преобразование температуры из градусов Цельсия в градусы Фаренгейта
  • Сопротивление, падение напряжения, потери мощности и плотность тока

Проверить вне калькулятора

  • Корреляционные и производственные термические испытания по стандарту IPC-2152
  • Медные заливки, параллельные трассы, сужения, переходные отверстия и контактные площадки
  • Воздушный поток, температура в корпусе и близлежащие источники тепла
  • Плоская муфта, толщина подложки и распределение меди
  • Допуски при изготовлении, гальваническое покрытие, профиль травления и паяльная маска

ОТ РАСЧЕТОВ ДО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДОКАЗАТЕЛЬСТВ

Используйте расчетные данные при проверке наслоения, проверке траектории тока и тепловой валидации на системном уровне.

Инженерная валидация Технические документы Эталонные платформы

СПРАВОЧНИК ПО МЕДИ

Пересчет номинальной массы и толщины меди

Эти стандартные номинальные коэффициенты преобразования полезны при предварительном вводе данных. Точную толщину меди следует уточнить у производителя печатных плат, особенно в случае гальванических внешних слоев.

Вес меди Номинальная толщина Толщина в милах Типичное назначение при планировании
0,5 унции/фут² 17,5 мкм 0,69 мил Слои тонкой трассировки и слаботочного тока
1 унция/фут² 35 мкм 1,38 мил Медь для печатных плат общего назначения
2 унции/фут² 70 мкм 2,76 млн Распределение электроэнергии с более высоким током
3 унции/фут² 105 мкм 4,13 мил Промышленные силовые трассы с высоким содержанием меди
4 унции/кв. фут 140 мкм 5,51 млн Специализированная конструкция для высоких токов

СЛЕДУЮЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОВЕРКИ

Продолжить рабочий процесс проектирования печатных плат и систем

Переходим от расчета сечения проводников к расчету потерь в трассе, спецификации меди, пропускной способности переходных отверстий, импедансу, планированию энергопотребления, тепловому анализу и проверке работоспособности систем в форм-факторе Mini-ITX.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Медь, потери и целостность сигнала

Калькулятор падения напряжения на печатной платеАнализ сопротивления трассы и потерь постоянного тока → Конвертер плотности меди на печатных платахКонвертировать унции/фут², мкм, мм и мил → Калькулятор тока в сквозных отверстиях печатной платыМассивы проходных отверстий на экране для прохождения тока → Калькулятор импеданса печатной платыРасчет геометрии с регулируемым импедансом →
ЭНЕРГЕТИКА И ТЕПЛОТЕХНИКА

Проверка нагрузки на систему и системы охлаждения

Калькулятор потребляемой мощности постоянного токаРассчитать постоянный ток, мощность и энергию → Калькулятор источников питания 12 В / 24 ВПроизводительность по объёму и запас мощности → Калькулятор теплового сопротивленияУстановить взаимосвязь между тепловой нагрузкой, температурой и θ → Калькулятор теплового запаса процессораПроверить запас охлаждения процессора →
СИСТЕМА MINI-ITX

Механика, энергетика и надежность

Проверка размеров и зазоров для плат формата Mini-ITXЗазоры между экранирующей панелью и корпусом → Калькулятор энергопотребления для плат Mini-ITXСоставить бюджет энергопотребления на уровне платформы → Калькулятор среднего времени наработки на отказ (MTBF) для промышленных ПКОценка показателей надежности системы →

Часто задаваемые вопросы о ширине трасс на печатной плате

Практические вопросы, которые следует учесть перед вводом в эксплуатацию трассы с высоким током

Воспользуйтесь калькулятором для предварительного расчета размеров, а затем проверьте весь токовый путь и конструкцию изделия.

В приведенных ниже ответах дается объяснение таких понятий, как толщина меди, различия между внутренними и внешними слоями, повышение температуры, запасы по параметрам и ограничения расчётов, выполняемых в соответствии со стандартом IPC-2221.

Обсуждение трассы питания на печатной плате
Какую формулу использует этот калькулятор ширины дорожки на печатной плате?

В ней используется эмпирическая зависимость по стандарту IPC-2221 между током, допустимым повышением температуры, площадью поперечного сечения меди и расположением слоя. Полученная площадь делится на толщину готового медного слоя, чтобы получить ширину трассы.

Почему трасса внутреннего слоя намного шире?

В традиционном уравнении для внутренних проводников используется более низкий коэффициент, что отражает менее благоприятные условия отвода тепла. Фактическое поведение многослойных структур также зависит от соседних плоскостей, толщины диэлектрика, распределения меди и конструкции печатной платы.

Что лучше использовать: минимальную ширину или рекомендуемую ширину?

Минимальная ширина является непосредственным эмпирическим результатом. Рекомендуемая ширина включает выбранный вами инженерный запас и, как правило, является более подходящей отправной точкой, если позволяет пространство для трассировки.

Влияет ли длина трассы на требуемую ширину?

Длина трассы не учитывается в уравнении ширины, приведённом в стандарте IPC-2221. Однако она приводит к увеличению сопротивления, падения напряжения и потерь мощности, что может потребовать прокладки более широкой трассы даже в тех случаях, когда токопроводимость кажется достаточной.

Можно ли распределить ток между двумя параллельными дорожками или медными слоями?

Параллельные трассы могут совместно пропускать ток, однако распределение тока может быть неравномерным из-за геометрии, сопротивления переходных отверстий, расположения компонентов и тепловой связи. Моделируйте и проверяйте полную трассу тока, а не делите ширину на количество трасс автоматически.

Может ли этот калькулятор заменить анализ по стандарту IPC-2152 или термические испытания?

Нет. Это предварительный инструмент проверки, разработанный в соответствии со стандартом IPC-2221. При разработке окончательных проектов необходимо учитывать рекомендации стандарта IPC-2152, производственные допуски, условия размещения в корпусе, распределение меди и измеренные тепловые характеристики.