Подобные вопросы и темы задавались ранее, такие как

• Стандартная ширина трассы печатной платы?
• Формула для падения напряжения в зависимости от ширины трассы печатной платы, температуры, тока и длины трассы

Я использовал PCB Toolkit в прошлом, и у меня не было практических проблем, но у меня также не было больше 1A, проходящего сигнальные трассы раньше. Я замечаю, что между некоторыми калькуляторами есть разница. Я хотел бы знать, какой набор инструментов является более надежным.

Я понимаю, что на фотографиях много изображений с информацией, вы можете перейти к нижней части этого вопроса для краткого изложения изображений, если это проще.

PCB Toolkit

С включенными модификаторами IPC-2152

Общее окно выглядит так

Я играл с шириной проводника, пока я не смог ~ 2А. Мои настройки ввода следующие

Я полагаю, что мой потрясающий дом начинается с основания на 0.5 унции и затем покрывается.

Вот результаты для внешнего слоя

Внутренний слой (я обновил ширину моего проводника до 22 мил)

Если бы я изменил опцию с плоскости, на которую нет плоскости, я получил бы другой набор значений.

Сохраняя настройки внешнего слоя одинаковыми, и изменяя только плоскость: нет

С IPC-2152 без включенных модификаторов

Из вопроса, который я задавал ранее, будет ли принудительная подача воздуха на печатную плату улучшить текущую емкость трассы? Это, по-видимому, указывает на то, что рассеяние тепла улучшает пределы тока, тогда наличие плоскости помогает с охлаждением и, следовательно, может выдерживать более высокие токи, чем без.

CircuitCalculator.com : Расчет ширины трассы печатной платы

Я бы ожидал, что значения были похожи между двумя, но на самом деле это не так.

Если бы я должен был ввести те же значения, которые я ввел для PCB Toolkit (за исключением текущего состояния плоскости и базового уровня меди и плакировки меди. Я получаю следующее

**Summary**
The following all has a target current of ~2A with a 20C temp rise.
PCB Toolkit with IPC-2152 modifiers           Internal Trace       22 mils
PCB Toolkit with IPC-2152 without modifiers   Internal Trace       55 mils
Circuit Calculator                            Internal Trace       52.6 mils

PCB Toolkit with IPC-2152 modifiers           External Trace       12 mils
PCB Toolkit with IPC-2152 without modifiers   External Trace       36 mils
Circuit Calculator                            External Trace       20.2 mils

Итак, мой вопрос, который является правильным, потому что я также пытаюсь поддерживать линию 50 Ом, если это возможно? Я склоняюсь к тому, что PCB Toolkit является более точным, поскольку в онлайн-калькуляторе используется IPC-2221A, а веб-сайт не обновлялся с марта 2008 года (последняя запись в блоге).

В конце концов, то, что я ищу, это наименьшая внешность / след, который может выдержать 2А без чрезмерного увеличения толщины меди. Меньшие следы облегчают получение 50-омной линии без увеличения толщины моей платы.

Я собираюсь попытаться ответить на этот вопрос из моего собственного исследования этого.

Многие из онлайн-калькуляторов зависимости ширины трассы от тока получены из документа, который был опубликован, по-видимому, несколько лет назад. Некоторые источники утверждают, что это было в 1950-х годах, но я не смог найти первую дату, когда она была опубликована. (Справедливости ради, я тоже не выглядел так усердно). IPC-2221 является общим стандартом дизайна печатных плат.

Я нашел копию IPC-2221 здесь [ссылка]

Существует более современная версия этого документа (у меня нет даты), и это IPC-2152, который с тех пор обновил некоторую более старую информацию прошлого. Если оригинальный документ был опубликован в 1950-х годах, то дизайн печатных плат имеет долгий путь, такой как использование плоскостей и многослойных плат.

Программное обеспечение PCB Toolkit использует (по умолчанию) IPC-2152 с так называемыми модификаторами. Я получу больше в этом в ближайшее время. Другой веб-сайт ( http://www.smps.us/ ) также предоставляет калькулятор для определения ширины трассы по сравнению с текущей и использует IPC-2152 в качестве базовой линии, а в тексте содержатся некоторые пояснения относительно различий между старым и новым.

До недавнего времени основным источником для расчета ширины следа печатной платы (PCB) для повышения температуры были графики, полученные из экспериментов, проведенных более полувека назад.

Это идет на сказать ..

Новый стандарт IPC-2152, основанный на последних исследованиях, гораздо сложнее. Он предоставляет более 100 различных рисунков и позволяет учитывать множество дополнительных факторов, таких как толщина печатной платы и проводников, расстояние до медной плоскости и т. Д.

Остальная часть страницы включает в себя калькулятор и некоторые уравнения, а также то, как и почему автор сделал определенные вещи, но он говорит следующее.

Если у вас есть многослойная печатная плата с медной плоскостью рядом с проводником, фактическое значение ∆T будет существенно ниже. Однако для плит толщиной менее 70 мил без плоскости температура может быть выше. Поэтому IPC, ссылаясь на Fig.5-2 как консервативный, может вводить в заблуждение. В любом случае, чтобы отразить условия конкретного применения, можно ввести поправочный (модифицирующий) коэффициент как отношение между оцененным фактическим и общим ∆T.

Я думаю, что это модификаторы, которые мы видим с PCB Toolkit. Когда я подключаю одинаковые значения для PCB Toolkit и этого онлайн-калькулятора, я получаю одинаковый результат **

** Внутренняя ширина трассы соответствует пересмотренной ширине онлайн-калькулятора.

В этом документе также произвольно предполагалось, что внутренние проводники могут нести только половину тока внешних. В действительности, как уже упоминалось в новом стандарте, внутренние слои могут на самом деле охлаждаться, потому что диэлектрик имеет в 10 раз лучшую теплопроводность, чем воздух.

Я думал, что это было интересно и, согласно Википедии

Thermal conductivity, through-plane 0.29 W/m·K,[1] 0.343 W/m·K[2]
Thermal conductivity, in-plane  0.81 W/m·K,[1] 1.059 W/m·K[2]

и Engineering Toolbox при температуре около 20 ° С, теплопроводность воздуха составляет 0,0257 Вт / м · К.

Таким образом, если у вас есть плоскость, диэлектрик рассеивает это тепло, так что ваш след на самом деле может обрабатывать больше тока, чем считалось ранее.

TL; DR IPC-2152 является новым стандартом для ширины трассы против тока и включает в себя рассеивание тепла с плоскостью, так что трассы могут обрабатывать больше тока, чем считалось ранее.

PCB Toolkit (программа) и http://www.smps.us/pcb-calculator.html используют этот новый стандарт. Так что, если вам нужно сжать больше трасс с более высоким текущим рейтингом, или если вы пытаетесь достичь целевого сопротивления и справиться с более высокой нагрузкой, IPC-2152 сможет помочь. Однако, если вы можете пойти больше, пойти больше, потому что лучше быть консервативным, но если вам нужно сжать больше и считаться «безопасным», то я думаю, что это путь.

Раньше я пользовался калькуляторами печатных плат, но не был удовлетворен результатами. Основная причина в том, что проведенное исследование было довольно старым, а во-вторых, эти калькуляторы абстрагируют вас от условий исследования, таких как - какой фактор безопасности учитывался во время исследования, каковы были условия эксплуатации, каково качество печатной платы и т.д. Помимо этого, как только вы получите полностью изготовленную печатную плату, ее характеристики будут полностью отличаться от теоретического значения. Для точной толщины проводника будет зависеть от всего процесса, выполняемого фирмой-изготовителем. Таким образом, становится трудно / неэффективно использовать теоретический результат в реальной жизни.

Возвращаясь к основам, способность работать с амперами связана с базовой физикой. Любой след будет иметь конечное сопротивление. Когда вы пропускаете ток при падении потенциала, на дорожке будет рассеиваться мощность P = V * I. Если точка плавления трека достигнута, ваша печатная плата повреждена. Вот и все.

Я бы предложил практический подход, а не теоретический. Идея состоит в том, чтобы изготовить печатную плату со следами различной толщины, расположенными параллельно друг другу. Также получите эту доску с различной толщиной меди (35 микрон, 70 микрон и т. Д.). Используйте это в качестве справочной информации для этого конкретного производственного дома (просто чтобы быть на стороне параноика). Всякий раз, когда вы хотите найти текущую емкость ширины трассы, просто примените сигнал к трассе, которая, по вашему мнению, не расплавится при этом токе. Оставьте на некоторое время, пока след не достигнет стабильной температуры. Попробуйте почувствовать температуру рукой (или измерьте ее с помощью бесконтактного термометра или чего-либо еще).

Убедитесь, что вы проводите тестирование на худшее состояние, в которое может попасть ваша печатная плата. После получения температуры вы можете легко определить ширину трассировки.