Расчёт ширины трассы и клиренса

Какая математика стоит за подсчетом следов и расчётов? Я проектирую печатную плату, которая будет нести 12 В и 6 А, какой должна быть ширина трассы и зазор трассы?

Точно так же, что должно быть для 12В 3А и 5В 3А. Существует ли общее эмпирическое правило, с помощью которого мы можем определить ширину трассы и клиренс?

Это на самом деле два отдельных вопроса. Требования к зазору определяют напряжения цепи, а уровни тока определяют ширину (и толщину).

Ширина трассировки

Сначала разберитесь с последним, это ширина и толщина медного следа на печатной плате, которые определяют его площадь поперечного сечения, так же, как диаметр для обычной проволоки. Площадь поперечного сечения определяет его сопротивление на единицу длины, после чего вам решать две вещи:

• Какое падение напряжения (ΔV = I × R) вы можете терпеть от одного конца трассы к другому?

• Сколько нагревания трассы (Мощность = I ² R) вы можете терпеть?

Один или другой из них будет ограничивающим фактором для каждого следа.

Например, у вас может быть «1 унция». медь на твоей плате. Это сокращенное обозначение «1 унция меди на квадратный фут», что соответствует толщине 1,38 мил или 0,035 мм. След шириной 10 мил (0,254 мм) имеет площадь поперечного сечения 13,8 мил ^2, что примерно эквивалентно проволоке AWG38. Он будет иметь сопротивление около 0,75 Ом / фут. и текущая емкость составляет порядка 10 с мА.

Чтобы справиться с более высокими токами, вы можете выбрать «2 унции». медь (толщиной 0,070 мм) и используйте следы, скажем, шириной 100 мил (2,54 мм). Это дает площадь поперечного сечения 276 мил ^2, что примерно эквивалентно проволоке AWG24.

Обратите внимание, что, поскольку следы на печатной плате очень плоские и широкие, они на самом деле намного лучше избавляются от тепла в окружающую среду, чем эквивалентный кольцевой провод. Таким образом, что касается потерь I ² R, вы можете подавать намного больший ток через трассировку печатной платы, но вам все же нужно обратить внимание на повышение температуры и соответствующее управление температурой.

просвет

Требуемое расстояние между проводниками определяется разностью напряжений между ними и величиной тока утечки, который вы можете допустить. Ток утечки в основном связан с загрязнением поверхности печатной платы (например, остаточный поток, а также скопившаяся пыль, влага и т. Д.).

Одно из указаний исходит от служб тестирования безопасности, таких как UL, которым требуется длина пути утечки 5 мм на киловольт для цепей, которые должны быть «изолированы» друг от друга (группа материалов I, степень загрязнения 2 из UL840 ).

Очевидно, что это руководство дает очень маленькие значения для низких напряжений (0,05 мм или 0,002 дюйма при 10 В), поэтому ограничивающим фактором фактически становится ширина линии / пространства, на которую способна ваша фабрика печатных плат.

Помимо превосходного ответа Дейва, вы можете обратиться к стандарту IPC-2152, который определяет «Стандарт определения пропускной способности по току при проектировании печатных плат».

Единственный отраслевой стандарт для определения соответствующих размеров внутренних и внешних проводников на печатных платах в зависимости от требуемой пропускной способности тока и допустимого повышения температуры проводника. Этот документ содержит руководство о том, как теплопроводность, переходные отверстия, медные плоскости, рассеиваемая мощность и материал и толщина печатной платы влияют на соотношение между током, размером проводника и температурой. 97 страниц. Дата выхода август 2009.

Это можно приобрести здесь.

Но есть удобные калькуляторы, такие как набор инструментов Saturn для печатных плат