Rechner für maximalen PCB-Leiterbahnstrom (extern)

Maximaler Strom: 0.640

Leiterbahntemperatur:

Widerstand:

Spannungsabfall:

Verlustleistung:

Dieses Tool berechnet den maximal zulässigen Strom, der durch eine externe Kupferleiterplatte fließen kann (auch als Mikrostreifen bezeichnet), wobei der Temperaturanstieg des Leiters selbst unter dem angegebenen Eingabewert gehalten wird. Wie im Bild gezeigt, hat der Mikrostreifen eine Breite W und eine Dicke T und ist durch ein isolierendes Dielektrikum von einer großen leitenden Masseebene getrennt.

Durch Bereitstellung zusätzlicher Eingabeparameter (Umgebungstemperatur und Spurlänge) ist es möglich, die Gesamttemperatur, den Widerstand, den Spannungsabfall und die Leistungsaufnahme (Leistungsverlust) der Spur zu berechnen.

Berechnen Sie zunächst den Bereich gemäß der folgenden Formel:

A = (T · W · 1.378 [mils/oz/ft2])                 (I)

Berechnen Sie dann den maximalen Strom:

I_MAX = (k · T_RISE^b) · A^c                                       (II)

Wo:

A ist der Querschnittsbereich [mils²] T ist die Spurdicke [oz/ft²] W ist die Spurbreite [mils] I_MAX ist der maximale Strom [A] T_RISE ist der maximal gewünschte Temperaturanstieg [°C] k, b und c sind Konstanten. Gemäß IPC-2221A Par. 6.2 (“Leitfähigkeitsmaterialanforderungen”) sind ihre Werte für Innenlagen wie folgt: k = 0.048 b = 0.44 c = 0.725

Die Gleichung (II) basiert auf einer Kurvenanpassung an die in [1] (Par. 6.2, Abbildung B und Abbildung C) bereitgestellten Diagramme.

Die Gesamtspurtemperatur kann wie folgt berechnet werden

T_TEMP = T_RISE + T_AMB

Wo:

T_TEMP ist die Spurtemperatur [°C] T_RISE ist der maximal gewünschte Temperaturanstieg [°C] T_AMB ist die Umgebungstemperatur [°C]

Konvertieren Sie zunächst den Querschnittsbereich von [mils²] in [cm²]:

A’ = A * 2.54 * 2.54 * 10^-6

Dann berechnen Sie den Widerstand:

R = (ρ * L / A’) * (1 + α * (T_TEMP – 25 °C))

Wo:

T ist die Spurdicke [oz/ft²] W ist die Spurbreite [mils] R ist der Widerstand [Ω] ρ ist der spezifische Widerstand, dessen Wert für Kupfer 1,7E-6 [Ω · cm] beträgt L ist die Spurlänge [cm] α ist der Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands, dessen Wert für Kupfer 3,9E-3 [1/°C] beträgt T_TEMP ist die Spurtemperatur [°C]

Der Spannungsabfall kann wie folgt berechnet werden:

V_DROP = I * R

Wo:

V_DROP ist der Spannungsabfall [V] I ist der maximale Strom [A] R ist der Widerstand [Ω]

Die Leistungsdissipation oder der Leistungsverlust kann gemäß der folgenden Formel berechnet werden:

P_LOSS = R * I²

Wo:

P_LOSS ist der Leistungsverlust [W] R ist der Widerstand [Ω] I ist der maximale Strom [A] 

Beispiel 1

Eingaben W = 12 mil T = 5 mil T_RISE = 30 °C T_AMB = 25 °C L = 12 Zoll

Ausgabe Querschnittsfläche = 60.00 mils² I_MAX = 4.17 A

Zusätzliche Ausgabe Spurtemperatur = 55 °C Widerstand = 0.150 Ω Spannungsabfall = 0.626 V Leistungsdissipation = 2.608 W

Beispiel 2

Eingaben W = 10 mil T = 3 oz/ft² T_RISE = 20 °C T_AMB = 18 °C L = 25 cm

Ausgabe Querschnittsfläche = 41.34 mils² I_MAX = 2.66 A

Zusätzliche Ausgabe Spurtemperatur = 38 °C Widerstand = 0.167 Ω Spannungsabfall = 0.444 V Leistungsdissipation = 1.182 W

[1] IPC-2221A “Generic Standard on Printed Board Design”