İz genişliği ve boşluk hesapları

İzlerin ve boşluk hesaplamalarının ardındaki matematik nedir? 12V ve 6A taşıyacak bir PCB tasarlıyorum, iz genişliği ve iz açıklığı ne olmalı?

Benzer şekilde, 12V 3A ve 5V 3A için ne olmalı? İz genişliği ve açıklığına karar verebileceğimiz genel bir kural var mı?

Bu aslında iki ayrı soru. Boşluk gereksinimlerini belirleyen devre voltajları, akım seviyeleri ise genişlik (ve kalınlık) gereksinimlerini belirler.

İz Genişliği

İkincisi ile ilgilenmek, çapın sıradan bir tel için yaptığı gibi, kesit alanını belirleyen bir PCB üzerindeki bakır izinin genişliği ve kalınlığıdır. Kesit alanı birim uzunluk başına direncini belirler, bu noktada iki şeye karar vermek size kalmıştır:

• İzin bir ucundan diğer ucuna ne kadar voltaj düşüşü (ΔV = I × R) tolere edebilirsiniz?

• İzin ne kadar ısınmasını (Güç = I ² R) tolere edebilirsiniz?

Bunlardan biri veya diğeri, her bir iz için sınırlayıcı faktör olacaktır.

Örneğin, "1 oz" olabilir. PCB'nizde bakır. Bu, 1.38 mil veya 0.035 mm kalınlığa dönüşen "metrekare başına 1 ons bakır" için kestirme gösterimdir. 10 mil (0.254 mm) genişliğinde bir iz, daha sonra bir AWG38 teline eşdeğer olan 13.8 mil ^{2'lik bir} kesit alanına sahiptir . Yaklaşık 0.75 Ω / ft'lik bir dirence sahip olacaktır. ve mevcut kapasite 10 mA mA seviyesindedir.

Daha yüksek akımlarla başa çıkmak için "2 oz" seçebilirsiniz. bakır (0,070 mm kalınlığında) kullanın ve örneğin 100 mil (2,54 mm) genişliğinde izler kullanın. Bu size yaklaşık olarak AWG24 teline eşdeğer 276 mil ^{2'lik bir} kesit alanı sağlar .

Bir PCB üzerindeki izler çok düz ve geniş olduğu için, çevreye gelen ısıdan kurtulmada eşdeğer sirküler telden daha iyi olduklarını unutmayın. Dolayısıyla, I ² R kayıpları söz konusu olduğunda, bir PCB izi yoluyla çok daha fazla akım koyabilirsiniz - ancak yine de sıcaklık artışına ve ilgili termal yönetimine dikkat etmeniz gerekir.

Boşluk

İletkenler arasındaki gerekli boşluk, aralarındaki voltaj farkı ve tolere edebileceğiniz kaçak akım miktarı ile belirlenir. Kaçak akım esas olarak PCB'nin yüzey kontaminasyonu ile ilişkilidir (örn. Artık akı ve biriken toz, nem vb.).

Kılavuzlardan biri, birbirinden "izole edilmesi" gereken devreler için kilovolt başına 5 mm'lik bir sünme mesafesi gerektiren UL gibi güvenlik test hizmetlerinden gelir (malzeme grubu I, UL840'tan kirlilik derecesi 2 ).

Açıkçası, bu kılavuz düşük voltajlar (10 V'de 0,05 mm veya 0,002 inç) için çok küçük değerler verir, bu nedenle sınırlama faktörü aslında PCB fab evinizin yapabileceği çizgi / alan genişlikleri haline gelir.

Dave'in mükemmel cevabının yanı sıra, "Basılı Pano Tasarımında Akım Taşıma Kapasitesini Belirleme Standardı" nı tanımlayan IPC-2152 standardına bakmak isteyebilirsiniz.

Gerekli akım taşıma kapasitesinin ve kabul edilebilir iletken sıcaklığı artışının bir fonksiyonu olarak baskılı levhalar üzerinde uygun iç ve dış iletken boyutlarını belirlemek için tek endüstri standardı. Bu belge, termal iletkenlik, vanlar, bakır düzlemler, güç dağılımı ve baskılı devre malzemesi ve kalınlığının, akım, iletken boyutu ve sıcaklık arasındaki ilişkiye nasıl etki ettiği konusunda rehberlik sağlar. 97 sayfa. Ağustos 2009'da çıktı.

Burada alınabilir .

Ancak şu gibi kullanışlı hesap makineleri var: Satürn PCB araç seti