Des questions et des sujets similaires ont déjà été posés, tels que

• Largeurs de trace de PCB standard?
• Formule de chute de tension vs largeur de trace PCB, température, courant et longueur de trace

J'ai utilisé PCB Toolkit dans le passé et je n'ai pas eu de problèmes pratiques, mais je n'avais pas plus de 1 A à travers les traces de signaux auparavant. Ce que je remarque, c'est qu'il y a une différence entre certaines calculatrices. J'aimerais savoir quel ensemble d'outils est le plus fiable.

Je comprends qu'il y a beaucoup de photos avec des informations sur toutes les photos, vous pouvez passer au bas de cette question pour un résumé des photos si c'est plus facile.

PCB Toolkit

Avec les modificateurs IPC-2152 activés

La fenêtre générale ressemble à ceci

J'ai joué avec la largeur du conducteur jusqu'à ce que j'aie pu ~ 2A. Mes paramètres d'entrée sont les suivants

Je crois que ma fabuleuse maison commence avec une base de 0,5 oz puis des assiettes.

Voici les résultats pour la couche externe

Couche interne (j'ai mis à jour ma largeur de conducteur à 22 mils)

Si je devais changer l'option de plan présent à aucun plan présent, j'obtiens un ensemble de valeurs différent.

Conserver les paramètres du calque externe et changer uniquement le plan présent: non

Avec IPC-2152 sans modificateurs activés

D'après une question que j'avais posée plus tôt, l' air forcé sur les PCB améliorera-t-il la capacité de trace actuelle? , ce qui semble indiquer que la dissipation thermique améliore les limites de courant, alors la présence de l'avion aide au refroidissement et peut donc supporter des courants plus élevés que sans.

CircuitCalculator.com : PCB Trace Width Calculatr

Je m'attendais à ce que les valeurs soient similaires entre les deux, mais elles ne le sont vraiment pas.

Si je devais entrer les mêmes valeurs que celles que j'avais saisies pour le PCB Toolkit (à l'exception de l'état actuel de l'avion et du cuivre de base et du cuivre de placage. J'obtiens ce qui suit

**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

Donc ma question est, qui est correcte parce que j'essaie aussi de maintenir une ligne de 50 ohms si possible? Je penche pour que PCB Toolkit soit plus précis, car la calculatrice en ligne utilise IPC-2221A et le site Web ne semble pas avoir été mis à jour depuis mars 2008 (dernière entrée de blog).

Au final, ce que je recherche, c'est un plus petit externe / trace, qui puisse gérer 2A sans être excessif sur l'épaisseur du cuivre. Des traces plus petites facilitent l'obtention d'une ligne de 50 ohms sans avoir à augmenter l'épaisseur de ma carte.

Je vais essayer de répondre à cette question à partir de mes propres recherches à ce sujet.

De nombreuses calculatrices en ligne pour la largeur de trace en fonction du courant sont dérivées d'un document qui a été publié il y a apparemment des années. Certaines sources ont dit que c'était dans les années 1950, mais je n'ai pas pu trouver la première date de sa publication. (En toute honnêteté, je n'ai pas eu l'air si dur non plus). L'IPC-2221 est la norme générique sur la conception de cartes imprimées.

J'ai trouvé une copie de IPC-2221 ici [lien]

Il existe une version plus moderne de ce document (je n'ai pas la date), et son IPC-2152 qui a depuis mis à jour certaines des informations les plus anciennes du passé. Si le document original a été publié dans les années 1950, la conception des PCB a un long chemin à parcourir, comme l'utilisation d'avions et de cartes multicouches.

Le logiciel PCB Toolkit utilise (par défaut) IPC-2152 avec quelque chose appelé modificateurs. J'y reviendrai bientôt. Un autre site Web ( http://www.smps.us/ ) fournit également une calculatrice pour la largeur de trace par rapport au courant et utilise l'IPC-2152 comme lien de base et le corps comprend des explications sur les différences avec l'ancien et le nouveau.

Jusqu'à récemment, la source principale pour le calcul de la largeur de trace de la carte de circuit imprimé (PCB) pour l'élévation de la température était des parcelles dérivées des expériences menées il y a plus d'un demi-siècle.

Cela continue à dire ..

La nouvelle norme IPC-2152, basée sur les dernières études est beaucoup plus impliquée. Il fournit plus de 100 chiffres différents et vous permet de prendre en compte de nombreux facteurs supplémentaires, tels que l'épaisseur des PCB et des conducteurs, la distance à un plan en cuivre, etc.

Le reste de la page comprend une calculatrice et quelques équations et comment et pourquoi l'auteur a fait certaines choses, mais une chose qu'il dit est

Si vous avez un PCB multicouche avec un plan en cuivre près de votre conducteur, le ∆T réel sera considérablement inférieur. Cependant, pour les planches de moins de 70 mils d'épaisseur sans plan, les températures peuvent être plus élevées. Par conséquent, IPC faisant référence à la Fig.5-2 comme conservatrice peut être trompeur. Quoi qu'il en soit, pour refléter les conditions d'une application spécifique, on peut introduire un facteur de correction (modification) comme le rapport entre les actualT réels et génériques estimés.

Je pense que ce sont les modificateurs que nous voyons avec PCB Toolkit. Lorsque je branche les mêmes valeurs pour PCB Toolkit et cette calculatrice en ligne, j'obtiens le même résultat **

** La largeur de trace interne correspond à la largeur révisée de la calculatrice en ligne.

Ce document supposait également arbitrairement que les conducteurs internes ne pouvaient transporter que la moitié du courant des conducteurs externes. En réalité, comme mentionné dans la nouvelle norme, les couches internes peuvent en fait fonctionner plus froid car le diélectrique a une conductivité thermique 10 fois meilleure que l'air.

Je pensais que c'était intéressant et selon Wikipedia

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]

et The Engineering Toolbox à environ 20 ° C, la conductivité thermique de l'air est de 0,0257 W / m · K

Donc, si vous avez un avion, le diélectrique se propage, ce qui fait que votre trace peut en fait gérer plus de courant que ce que vous pensiez auparavant.

TL; DR IPC-2152 est la nouvelle norme pour la largeur de trace en fonction du courant, et inclut la dissipation thermique avec un plan afin que les traces puissent gérer plus de courant que ce que l'on pensait auparavant.

PCB Toolkit (programme) et http://www.smps.us/pcb-calculator.html utilisent cette nouvelle norme. Donc, si vous avez besoin de saisir plus de traces avec un courant nominal plus élevé, ou si vous essayez d'atteindre une impédance cible et de pouvoir gérer une charge plus élevée, l'IPC-2152 pourra vous aider. Cependant, si vous pouvez aller plus grand, allez plus grand parce qu'il vaut mieux être conservateur, mais si vous avez besoin de serrer plus et d'être considéré comme "sûr", alors je pense que c'est la voie.

J'ai déjà utilisé des calculateurs de circuits imprimés, mais je n'étais pas satisfait des résultats. La raison principale étant le fait que la recherche effectuée était assez ancienne et deuxièmement, ces calculatrices vous font abstraction des conditions de recherche comme - quel était le facteur de sécurité considéré au moment de la recherche, quelle était la condition de fonctionnement, quelle était la qualité des PCB etc. En plus de cela, une fois que vous obtenez un PCB entièrement fabriqué, ses spécifications seront totalement différentes d'une valeur théorique. Pour une épaisseur de conducteur exacte, tout dépendra de tout le processus effectué par l'entreprise de fabrication. En tant que tel, il devient difficile / inefficace d'utiliser un résultat théorique dans un scénario réel.

Pour en revenir à l'essentiel, la capacité de gestion de l'ampère est liée à la physique de base. Toute trace aura une résistance finie. Lorsque vous passez un courant sous une chute de potentiel, il y aura une dissipation de puissance P = V * I dans la piste. Si le point de fusion de la piste est atteint, votre PCB est endommagé. C'est ça.

Je suggérerais une approche pratique plutôt que d'entrer dans une approche théorique. L'idée est d'obtenir un PCB fabriqué avec des traces d'épaisseur variable, placées parallèlement les unes aux autres. Obtenez également cette carte en différentes épaisseurs de cuivre (35 microns, 70 microns, etc.). Utilisez-le comme un tableau de référence pour cette maison de fabrication particulière (juste pour être du côté paranoïaque). Chaque fois que vous voulez trouver la capacité actuelle d'une largeur de trace, appliquez simplement le signal à une trace qui, selon vous, ne fondra pas à ce courant. Laissez-le y rester pendant un certain temps jusqu'à ce que la trace atteigne une température stable. Essayez de ressentir la température à la main (ou mesurez-la à l'aide d'un thermomètre sans contact ou de tout ce que vous pouvez utiliser).

Assurez-vous de faire le test de la pire condition dans laquelle votre carte PCB peut entrer. Après avoir obtenu la température, vous pouvez facilement décider de la largeur de la trace à utiliser.