• info@reversepcb.com
+86 157-9847-6858
Well-Done-PCB-Reverse-Engineering-Logo
Menü
Anında Fiyat Teklifi

PCB Yolu Genişliği Hesaplayıcı

PCB Yolu Genişliği Hesaplayıcısına hoş geldiniz! Bu araç, PCB tasarımınız için bakır yolun en uygun genişliğini belirlemenize yardımcı olur ve istenen sıcaklık artışını aşmadan belirtilen akımı güvenli bir şekilde taşıyabilmesini sağlar. Yol uzunluğunuzu girerek, devrenin verimli çalışması için hayati önem taşıyan direnç, voltaj düşüşü ve güç kaybı gibi temel elektriksel parametreleri de tahmin edebiliriz.

Bu sonuçların standart IPC-2221 formüllerine dayandığını ve tahmini değerler olduğunu lütfen unutmayın; gerçek performans, uygulamanızın özelliklerine göre değişiklik gösterebilir. İç katmanlar için, yüzey katmanlarına kıyasla muhtemelen daha geniş izlere ihtiyacınız olacaktır; bu nedenle tasarım gereksinimlerinize uygun hesaplamayı seçtiğinizden emin olun.

Input Value:

ℹ️
The maximum current that the trace will carry.
ℹ️
The thickness of the copper layer on the PCB.
ℹ️
The length of the trace on the PCB.
ℹ️
The increase in temperature above the ambient level.
ℹ️
The surrounding temperature where the PCB will operate.
3D PCB Trace Structure with Copper T – Trace Length, Width Labeled
3D PCB Trace Structure with Copper T – Trace Length, Width Labeled

Internal Layer Results:

Ω
V
W

External Layer Results:

Ω
V
W

IPC - 2221 Standardını Anlamak

IPC-2221 (ve güncellenmiş versiyonu IPC-2221A), PCB tasarımı için sektörde kabul görmüş bir standarttır. Bu standart, aşağıdaki faktörlere dayalı olarak yol genişliğini hesaplamak için deneysel formüller sunar:
 
  • Akım Taşıma Kapasitesi: Bir izin aşırı ısınmadan taşıyabileceği maksimum akım.
  • Sıcaklık Artışı: İzden geçen akım nedeniyle meydana gelen sıcaklık artışı.
  • Bakır Kalınlığı: Daha kalın bakır katmanları daha fazla akımı taşıyabilir.
  • Katman Türü: Dış katmanlar, iç katmanlara göre ısıyı daha etkili bir şekilde dağıtır.
Akım taşıma kapasitesi, bir iletkenin (örneğin bir PCB izi) aşırı ısı üretmeden veya hasara yol açmadan güvenli bir şekilde taşıyabileceği maksimum akımı ifade eder. Bu kapasite temel olarak aşağıdaki faktörlere bağlıdır:

 

  • İletken Malzemesi: Farklı iletken malzemeleri farklı direnç değerlerine sahiptir. Örneğin, bakır, nispeten düşük bir dirence sahip olduğu için PCB'lerde yaygın olarak kullanılan bir iletken malzemesidir; bu, daha küçük bir kesit alanıyla daha büyük akımları iletmesine olanak tanır.
  • İletken Kesit Alanı: Kesit alanı ne kadar büyükse, iletkenin direnci o kadar düşük olur ve taşıyabileceği akım o kadar fazla olur. Bunun nedeni, daha büyük bir kesit alanının elektronların akması için daha fazla yol sağlaması, elektronlar ve atomlar arasındaki çarpışmayı azaltması ve böylece direnci düşürmesidir.
  • Isı Dağılım Koşulları: İyi ısı dağılım koşulları, iletken tarafından üretilen ısıyı etkili bir şekilde dağıtabilir ve böylece akım taşıma kapasitesini artırabilir. Örneğin, PCB tasarımında, ısı dağılımını iyileştirmek için ısı dağılım katmanları ve termal viyalar eklenebilir.
Bir iletkenden akım geçtiğinde, iletkenin direnci nedeniyle ısı oluşur ve bu da iletkenin sıcaklığının yükselmesine neden olur. Sıcaklık artışı, iletkenin sıcaklığının ortam sıcaklığına göre artmasını ifade eder. Sıcaklık artışının büyüklüğü temel olarak aşağıdaki faktörlere bağlıdır:

 

  • Akım Büyüklüğü: Joule yasasına göre (burada ısı, akım, direnç ve zamandır), akım ne kadar büyükse, o kadar fazla ısı üretilir ve sıcaklık artışı o kadar yüksek olur.
  • İletken Direnci: Direnç ne kadar yüksekse, aynı akım altında o kadar fazla ısı üretilir ve bu da daha yüksek bir sıcaklık artışına neden olur.
  • Isı Dağılım Koşulları: İyi ısı dağılım koşulları, ısının daha hızlı dağılmasını sağlayarak sıcaklık artışını azaltır.

IPC - 2221 Formülleri:

IPC-2221 standardına göre, temel formüller şunlardır:

Kesit Alanı:
A = I k ⋅ ΔT b
Variables:

A: Cross-sectional area (mm²)
I: Current (Amperes)
k: Material constant
0.024 for internal layers
0.048 for external layers
ΔT: Temperature rise (°C)
b: Empirical exponent (0.44 for ΔT ≤ 100°C)

Gerekli İz Genişliği (W):
W = A T ⋅ 1.378
Variables:

W:Trace width (mils)
A: Cross-sectional area from Formula 1 (mm²)
T: Copper thickness (oz/ft²)
1.378: Imperial conversion factor

Internal Layer Trace Width:

W = 0.048 ⋅ I 0.44 ⋅ T 0.725 ΔT 0.44

External Layer Trace Width:

W = 0.024 ⋅ I 0.44 ⋅ T 0.725 ΔT 0.44
Direnç:
R = ρ ⋅ L T ⋅ W ⋅ [ 1 + α ⋅ ( t e m p − 25 ) ]
Variables:
  • R: Trace resistance (Ω)
  • ρ: Copper resistivity
    • 1.72×10⁻⁸ Ω·m (standard)
    • 2.44×10⁻⁸ Ω·m @ 100°C
  • L: Trace length (meters)
  • T: Copper thickness
    • 1 oz/ft² = 0.0347 mm
    • 2 oz/ft² = 0.0694 mm
  • W: Trace width (meters)
  • α: Temperature coefficient
    • 0.00393/°C for copper
    • ≈ 3900 ppm/°C
  • temp: Operating temperature (°C)
Gerilim Düşüşü:
V = I ⋅ R = I ⋅ ρ ⋅ L A
Variables:
  • V: Voltage drop (Volts)
  • I: Current (Amperes)
  • ρ: Copper resistivity
    • 1.72×10⁻⁸ Ω·m @ 20°C
    • Temperature adjusted value shown
  • L: Trace length
    • In meters (SI units)
    • 1 inch = 0.0254 m
Güç Kaybı:
P = I 2 ⋅ R
Variables:
  • P: Power dissipation
    • Unit: Watts (W)
    • Critical for thermal management
    • Max limit determined by PCB material
  • I: Current
    • Unit: Amperes (A)
    • RMS value for AC circuits
    • Peak value consideration required
  • R: Trace resistance
    • Unit: Ohms (Ω)
    • Calculated by: R = ρ⋅L T⋅W
    • Temperature-dependent property
Çevresel Koşullar:
W adj = W ⋅ ( 1 + RH 100 ) 0.25
Variables:

Wadj: Adjusted trace width
W: Base width from Formula 2
RH: Relative humidity (%)
0.25: Environmental factor exponent

IPC - 2221 Denklemiyle İlgili Türetme

IPC – 2221, baskılı devre kartı (PCB) tasarımı için genel bir standarttır. Bu standartta yer alan iz genişliğini hesaplama formülü, deneysel verilere ve teorik analizlere dayanılarak türetilmiştir.

Temel İlke

Bu denklemin türetilmesi, iletkenin termal denge ilkesine dayanmaktadır; yani iletken tarafından üretilen ısı, yayılan ısıya eşittir. İletken termal dengeye ulaştığında, sıcaklık artışı sabit kalır.

Türetme Süreci

Step1: Heat Generation


According to Joule's law, when a current I passes through a conductor with resistance R, the heat generated per unit time Pgen is given by the formula:

P gen = I 2 R

Step2: Heat Dissipation


Heat dissipation mainly occurs through convection and radiation. For PCB traces, convection is the main heat - dissipation method. The power of convective heat dissipation Pdiss can be expressed as:

P diss = h A Δ T

where h is the convective heat - transfer coefficient, A is the heat - dissipation area of the conductor, and ΔT is the temperature rise.


Step3: Thermal Equilibrium


When thermal equilibrium is reached, the heat generated equals the heat dissipated, so we have:

P gen = P diss

Substituting the expressions for Pgen and Pdiss, we get I2R=hAΔT.


Resistance Calculation


The resistance of the conductor R is calculated using the formula:

R = ρ l A c

where ρ is the resistivity of the conductor, l is the length of the conductor, and Ac is the cross - sectional area of the conductor.


Step5: Trace Width Calculation


Substituting R into the thermal equilibrium equation and after a series of experimental data fitting and corrections, the formula for calculating the trace width W in IPC - 2221 is obtained.

For internal layer traces:

W = 0.048 × I 0.44 × T 0.725 Δ T 0.44

For external layer traces:

W = 0.024 × I 0.44 × T 0.725 Δ T 0.44

where W is the trace width (in inches), I is the current (in amperes), T is the copper foil thickness (in ounces per square foot), and ΔT is the temperature rise (in degrees Celsius).

Çizgi Genişliğini Etkileyen Faktörler

IPC-2221 standardı sağlam bir temel oluşturmakla birlikte, dikkate alınması gereken başka faktörler de vardır:

Çevresel Koşullar:

  • Rakım: Yüksek rakımlarda hava daha seyrek olduğundan ısı dağılımı azalır.
  • Muhafazalar: Kapalı alanlardaki izler yeterince etkili bir şekilde soğumayabilir.
  • Konformal Kaplamalar: Bu kaplamalar izi yalıtabilir ve ısı transferini etkileyebilir.

Malzeme Özellikleri:

  • Elektrik direnci: Farklı bakır alaşımları farklı elektrik dirençlerine sahiptir.
  • Yol Geometrisi: Geniş ve kısa yollar akımı iletmede daha verimlidir.

Tasarım Hedefleri:

  • Sinyal Bütünlüğü: Dar izler, yüksek frekanslı devrelerde empedans uyumsuzluklarına neden olabilir.
  • Güç Bütünlüğü: Güç dağıtım ağlarındaki voltaj düşüşlerini en aza indirmek için kalın izler gereklidir.

Hesap Makinesini Etkili Bir Şekilde Nasıl Kullanılır?

  1. Tasarım Gereksinimlerinizi Belirleyin: Maksimum akım, sıcaklık artışı ve çalışma ortamını belirleyin.
  2. Giriş Parametreleri: Değerleri hesap makinesine girin. Ayrıntılı hesaplamalar için "Gelişmiş" modunu kullanın.
  3. Sonuçları İnceleyin: İz genişliğini ve elektriksel parametreleri kontrol edin. Gerekirse girdileri ayarlayın.
  4. Üreticinizle Doğrulayın: Üretilebilirliği sağlamak için sonuçları PCB üreticinizle teyit edin.

Sık Sorulan Soruların Cevapları

S: Hesap makinesini yüksek gerilim tasarımları için kullanabilir miyim?

C: Evet, ancak kaçak akım ve boşluk mesafesi konusunda IPC – 2221 gibi güvenlik standartlarına da bakınız.

C: Her katmanın ısıl özelliklerini göz önünde bulundurarak, hesap makinesini her katman için ayrı ayrı kullanın.

C: Hesaplayıcı tahmini değerler sunar. Kritik tasarımlar için her zaman termal simülasyonlar yapın.

İlgili PCB Araçları

Scroll to Top
Get A Quote

Instant Quote