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Calculadora de ancho de trazo de PCB

Mediante las fórmulas de IPC-2221, la Calculadora de Ancho de Traza de PCB puede estimar el ancho de las placas PCB de cobre y la traza requerida bajo la corriente dada, a la vez que evita que el aumento de temperatura de la traza supere el límite. Nota: La traza en la capa interna debe ser mucho más ancha que la traza en la superficie externa de la placa. Los resultados son estimados; los resultados reales pueden variar según las condiciones de aplicación.

Corriente (I)
A
Temperatura ambiente
° C
Espesor (t)
onzas/pie²
Longitud de seguimiento
in
Aumento de temperatura (TSubir)
° C

Ancho mínimo de trazo

Capas internas: Ancho mínimo de traza

Capas internas

Ancho de traza requerido (W)
mil
los arañazos
Ω
Caída de voltaje
V
Pérdida de potencia
W

Ancho mínimo de trazo

Capas externas en el aire: Ancho mínimo de traza

Capas externas en el aire

Ancho de traza requerido (W)
mil
los arañazos
Ω
Caída de voltaje
V
Pérdida de potencia
W
FORMULA
Primero, calcula el área:
A = (I / (k × TSubirb))1/c
Luego, calcula el ancho:
W = A / (t × 1.378)
Para las capas internas de IPC-2221:
k = 0.024, b = 0.44, c = 0.725
Para capas externas IPC-2221:
k = 0.048, b = 0.44, c = 0.725
donde k, b y c son constantes resultantes del ajuste de la curva a las curvas IPC-2221.
Valores comunes:
Grosor: 1 oz
Ambiente: 25 °C
Aumento de temperatura: 10 °C

Preguntas frecuentes

IPC-2221 es el estándar genérico para el diseño de placas de circuito impreso, que sustituye al antiguo IPC-D-275. Proporciona fórmulas derivadas de datos empíricos para correlacionar la capacidad de conducción de corriente, el área de la sección transversal de la pista y el aumento de temperatura. La fórmula I = k × ΔT^0.44 × A^0.725 se utiliza para calcular el ancho mínimo de pista para una corriente dada, donde k = 0.048 para las capas externas y k = 0.024 para las internas.

Las capas externas (superior/inferior) pueden disipar el calor al aire circundante por convección, lo que proporciona el doble de capacidad de corriente que las capas internas. Las pistas internas están intercaladas entre el dieléctrico FR-4, que es un mal conductor térmico (0.25 W/m·K). Las pistas internas requieren aproximadamente el doble de ancho que las externas para el mismo aumento de corriente y temperatura.

Práctica industrial: Aumento de 10 °C para electrónica de consumo (temperatura ambiente de hasta 40 °C); aumento de 20 °C para equipos industriales con buena ventilación; 5 °C o menos para aplicaciones de alta fiabilidad (automoción, medicina, aeroespacial). Tenga en cuenta que el aumento de temperatura se suma a la temperatura ambiente: si su dispositivo funciona a una temperatura ambiente de 55 °C, un aumento de trazas de 10 °C equivale a una temperatura del cobre de 65 °C.

El IPC-2221 proporciona estimaciones conservadoras, adecuadas para la mayoría de los diseños, pero presenta limitaciones: no considera las vías térmicas, el vertido de cobre adyacente ni la refrigeración por aire forzado (todos los cuales mejoran la capacidad de corriente). Para diseños de alta potencia, considere el IPC-2152, que utiliza datos empíricos más recientes. Siempre agregue un margen de seguridad del 10-20 % para considerar las variaciones de espesor del cobre durante la producción.

Para corrientes superiores a 10 A: 1) Use cobre de 2 oz o más grueso; 2) Considere trazas paralelas en varias capas conectadas con vías térmicas; 3) Añada cobre junto a las trazas de potencia; 4) Use trazas anchas con almohadillas de alivio térmico; 5) En casos extremos (>50 A), considere barras colectoras o cableado externo. Verifique siempre con imágenes térmicas durante el prototipado.

La calculadora IPC-2221 (publicada en 1998) se utiliza ampliamente y ofrece estimaciones conservadoras. La calculadora IPC-2152 (publicada en 2009) utiliza datos empíricos más recientes y, por lo general, permite trazas más estrechas para la misma corriente. Utilice la calculadora IPC-2221 cuando necesite un diseño conservador o cuando lo exija su proveedor de PCB; utilice la calculadora IPC-2152 cuando el espacio sea reducido y pueda verificarlo mediante pruebas térmicas. Esta calculadora utiliza la calculadora IPC-2221 para una máxima compatibilidad.

La longitud de la pista afecta directamente la resistencia, la caída de tensión y la pérdida de potencia, pero no el cálculo del ancho mínimo. Las pistas más largas con el mismo ancho tienen una resistencia proporcionalmente mayor (R = ρL/A). Para el suministro de potencia, calcule la caída de tensión (V = IR) para garantizar una tensión adecuada en la carga. Para señales lógicas, considere los efectos en la línea de transmisión cuando la longitud de la pista supera λ/10.