Расчет ширины печатного проводника в зависимости от тока

В данном разделе рассматриваются методы расчета ширины печатного проводника в соответсвии с РД 50-708-91 и IPC-2221

Расчет ширины печатного проводника в соответсвии с РД 50-708-91

Для печатных плат, критичных к рассеивающей мощности с их поверхности, и печатных проводников, допускающих прохождение тока большой плотности, нагрузочную способность по току следует выбирать с использованием графика приведенного на рисунке.

График для определения ширины печатного проводника

Рисунок - График для определения ширины печатного проводника

На графике приведена нагрузочная способность по току одиночных печатных проводников постоянной ширины, расположенных на расстоянии, большем чем ширина печатных проводников, при нормировании перегрева до различных температур в условиях естественной конвекции.

Допустимую токовую нагрузку на элементы проводящего рисунка следует выбирать из условия допустимого превышения температуры печатного проводника над температурой окружающей среды.

Опишем процесс работы с графиком. Например, надо определить ширину печатного проводника для тока 2 А. Выбираем на оси тока I значение тока 2 А, ведем вверх до выбранной вами допустимого превышения температуры (например, 75оС), далее двигаемся влево по графику до значения толщины медного проводника (например, 20 мкм), затем опускаемся вниз и получаем ширину печатного проводника примерно равную 0,5 мм. Кроме того, зная ширину печатного проводника, можно определить нагрузочная способность по току для этого проводника. Для этого на оси ширины печатного проводника t выбираем значение ширины (например, 1 мм при толщине медного проводника 20 мкм), далее аналогично определению ширины печатного проводника (но только двигаемся вправо – в обратную сторону) получаем примерное значение тока 1,6 А при допустимом превышении температуры 10оС.

Следует отметить, что для печатных проводников, имеющих дополнительное металлическое покрытие менее 12 мкм, за толщину печатного проводника принимают толщину основного проводящего слоя (фольги). Для печатных проводников, имеющих дополнительное медное покрытие толщиной более 12 мкм, за толщину принимают суммарную толщину основной и дополнительно осажденной меди.

Кроме того, значение допустимой токовой нагрузки следует уменьшать в следующих случаях:

  1. на 15% для печатных проводников, расположенных на расстоянии, равном или меньшем их ширины;
  2. на 40% для печатных проводников из гальванически осажденной меди на тонкомерной фольге;
  3. в 2 раза для печатных проводников из химически осажденной меди по аддитивной технологии.

Расчет ширины печатного проводника в соответсвии с IPC-2221

В соответсвии со стандартом ширина дорожки рассчитывается следующим образом:

  1. Сначала рассчитывается площадь поперечного сечения печатного проводника по формуле

    S=(I/(kΔtb))1/c мил2, где

    S - площадь поперечного сечения печатного проводника, мил2 (1 мил равен 0,0254 мм); I - ток в амперах (А); kΔt - превышение температуры печатного проводника над температурой окружающей среды (sup>оС), k - константа (для внешнего слоя равная 0,048 и внутреннего слоя равная 0,024), b - константа (для внешнего и внутреннего слоя равная 0,44), c - константа (для внешнего и внутреннего слоя равная 0,725).

  2. Затем вычисляем ширину печатного проводника по формуле:

    W=S/1.378T мил, где

    S - площадь поперечного сечения печатного проводника, мил2; W - ширина печатного проводника, мил; T - толщина печатного проводника, в унциях.

    Подробнее рассмотрим понятие унция.

    Нередко толщина медной фольги на печатных платах указывается в унциях (условное обозначение - oz) - единица измерения веса. 1 унция равна 28,35 грамм. Теперь нам необходимо выяснить как унции соотносятся с понятной нам единицей измерения - толщиной медной фольги (мкм). Для этого воспользуемся формулой

    Количество микрон=oz(унции)х35(мкм).

    Таким образом, 1 унция соответствует толщине фольги 35 мкм. Например, нам нужно определить скольким унциям соответствует толщина медной фольги 20 мкм. Для этого воспользуемся формулой приведенной выше: 20 поделим на 35 и получим примерное значение равное 0,57 унциям.

  3. в 2 раза для печатных проводников из химически осажденной меди по аддитивной технологии.

Вы также можете воспользоваться онлайн-калькулятором по расчету ширины печатного проводника перейдя по следующей ссылке:

Онлайн-калькулятор расчета ширины печатного проводника в зависимости от тока.