Perguntas e tópicos semelhantes foram feitos antes, como

• Larguras de traço PCB padrão?
• Fórmula para queda de tensão versus largura, temperatura, corrente e comprimento do traço do PCB

Eu usei o PCB Toolkit no passado e não tive problemas práticos, mas também não tinha mais de 1A executando traços de sinal antes. O que estou notando é que há uma diferença entre algumas das calculadoras. Gostaria de saber qual conjunto de ferramentas é mais confiável.

Entendo que existem muitas fotos com informações em todas as fotos. Você pode pular para o final desta pergunta para obter um resumo das fotos, se isso for mais fácil.

PCB Toolkit

Com os modificadores IPC-2152 ativados

A janela geral fica assim

Eu brinquei com a largura do condutor até conseguir ~ 2A. Minhas configurações de entrada são as seguintes

Eu acredito que minha casa fabulosa começa com 0,5 oz de base e depois se prepara.

Aqui estão os resultados para a camada externa

Camada interna (atualizei a largura do meu condutor para 22 mils)

Se eu mudasse a opção de plano presente para nenhum plano presente, recebo um conjunto diferente de valores.

Mantendo as configurações da camada externa iguais e alterando apenas o plano presente: não

Com IPC-2152 sem modificadores ativados

De uma pergunta que eu fiz anteriormente, o ar forçado no PCB melhorará a capacidade atual de rastreamento? , que parece indicar que a dissipação de calor melhora os limites de corrente, a presença do avião ajuda no resfriamento e, portanto, pode lidar com correntes mais altas do que sem.

CircuitCalculator.com : cálculo de largura de rastreamento de PCB

Eu esperava que os valores fossem semelhantes entre os dois, mas na verdade não são.

Se eu inserir os mesmos valores que eu havia inserido para o PCB Toolkit (com exceção do status atual do plano e do cobre base e do cobre do revestimento.)

**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

Então, minha pergunta é: o que é correto, porque também estou tentando manter uma linha de 50 ohm, se possível? Estou inclinado a dizer que o PCB Toolkit é mais preciso, pois a calculadora on-line está usando o IPC-2221A e o site não parece ter sido atualizado desde março de 2008 (última entrada do blog).

No final, o que estou procurando é um menor traço externo, que possa suportar 2A sem ser excessivo na espessura do cobre. Traços menores facilitam a obtenção de uma linha de 50 ohms sem precisar aumentar a espessura da minha placa.

Vou tentar responder a essa pergunta de minha própria pesquisa.

Muitas das calculadoras on-line de largura de rastreamento versus corrente são derivadas de um documento publicado aparentemente há alguns anos. Algumas fontes disseram que foi na década de 1950, mas não consegui encontrar a primeira data em que foi publicada. (Para ser justo, eu também não parecia muito). O IPC-2221 é o padrão genérico no design de placas impressas.

Encontrei uma cópia do IPC-2221 aqui [link]

Existe uma versão mais moderna deste documento (não tenho a data) e é o IPC-2152 que atualizou algumas das informações mais antigas do passado. Se o documento original foi publicado na década de 1950, o design de PCB tem um longo caminho, como o uso de planos e placas multicamadas.

O software PCB Toolkit usa (por padrão) o IPC-2152 com algo chamado modificadores. Eu vou falar mais sobre isso em breve. Outro site ( http://www.smps.us/ ) também fornece uma calculadora de largura de rastreamento versus corrente e usa o IPC-2152 como o link da linha de base, e o corpo inclui alguma explicação sobre as diferenças entre o antigo e o novo.

Até recentemente, a principal fonte de cálculo da largura do traço da placa de circuito impresso (PCB) para o aumento da temperatura eram plotagens derivadas dos experimentos realizados mais de meio século atrás.

Vai para dizer ..

O novo padrão IPC-2152, baseado nos estudos mais recentes, está muito mais envolvido. Ele fornece mais de 100 números diferentes e permite que você leve em consideração muitos fatores adicionais, como espessura de PCB e condutores, distância a um plano de cobre, etc.

O restante da página inclui uma calculadora e algumas equações e como e por que o autor fez certas coisas, mas uma coisa que ele diz é

Se você possui uma placa de circuito impresso multicamada com um plano de cobre próximo ao seu condutor, o ∆T real será substancialmente menor. No entanto, para as pranchas com menos de 70 mils de espessura sem um avião, as temperaturas podem ser mais altas. Portanto, o IPC referente à Fig.5-2 como conservador pode ser enganoso. De qualquer forma, para refletir as condições de uma aplicação específica, pode-se introduzir um fator de correção (modificação) como a razão entre ∆T real e genérico estimado.

Eu acho que esses são os modificadores que vemos no PCB Toolkit. Quando conecto os mesmos valores para o PCB Toolkit e esta calculadora on-line, obtenho o mesmo resultado **

** A largura do rastreio interno corresponde à largura revisada da calculadora online.

Esse documento também assumiu arbitrariamente que os condutores internos podiam carregar apenas metade da corrente dos externos. Na realidade, como mencionado no novo padrão, as camadas internas podem realmente ficar mais frias porque o dielétrico tem 10 vezes melhor condutividade térmica que o ar.

Eu pensei que isso era interessante e de acordo com a 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]

e The Engineering Toolbox a cerca de 20 ° C, a condutividade térmica do ar é 0,0257 W / m · K

Portanto, se você tem um avião, o dielétrico se espalha e esquenta, para que seu traço possa realmente suportar mais corrente do que se pensava anteriormente.

TL; DR IPC-2152 é o novo padrão para largura de rastreamento versus corrente e inclui dissipação de calor com um plano para que os traços possam lidar com mais corrente do que se pensava anteriormente.

O PCB Toolkit (programa) e http://www.smps.us/pcb-calculator.html usam esse novo padrão. Portanto, se você precisar espremer mais traços com uma classificação de corrente mais alta ou se estiver tentando atingir uma impedância alvo e conseguir lidar com uma carga maior, o IPC-2152 poderá ajudar. No entanto, se você pode aumentar, aumentar porque é melhor ser conservador, mas se você precisar apertar mais e ser considerado "seguro", acho que esse é o caminho.

Eu usei calculadoras de pista de PCB antes, mas não estava satisfeito com os resultados. A principal razão é que a pesquisa foi bastante antiga e, em segundo lugar, essas calculadoras abstraem você das condições da pesquisa, como - qual foi o fator de segurança considerado no momento da pesquisa, qual era a condição da operação, qual a qualidade da PCB Além disso, depois de obter um PCB totalmente fabricado, suas especificações serão totalmente diferentes de um valor teórico. A espessura exata do condutor dependerá de todo o processo realizado pela empresa de fabricação. Como tal, torna-se difícil / ineficiente usar um resultado teórico no cenário da vida real.

Voltando ao básico, a capacidade de manuseio de amperes está relacionada à física básica. Qualquer traço terá resistência finita. Quando você passa uma corrente sob uma queda em potencial, haverá uma dissipação de energia P = V * I na pista. Se o ponto de fusão da pista for atingido, seu PCB será danificado. É isso aí.

Eu sugeriria uma abordagem prática em vez de entrar na teórica. A idéia é fabricar um PCB com traços de espessura variável, colocados paralelos um ao outro. Adquira também esta placa em diferentes espessuras de cobre (35 mícrons, 70 mícrones etc.). Use isso como uma placa de referência para a casa de fabricação em particular (apenas para ficar do lado paranóico). Sempre que quiser encontrar a capacidade atual de uma largura de rastreamento, aplique o sinal a um rastreamento que você acha que não derreterá nessa corrente. Deixe-o lá por um tempo até que o traço atinja a temperatura estável. Tente sentir a temperatura com a mão (ou meça-a usando um termômetro sem contato ou o que você puder usar).

Certifique-se de fazer o teste para a pior condição em que seu PCB pode entrar. Depois de obter a temperatura, você pode facilmente decidir a largura do traço.