Como usar PCB Trace Calculator para placas de circuito impresso

Introdução

Ao projetar uma placa de circuito impresso (PCB), você deve ter em mente todas as coisas diferentes que estarão em sua placa. Haverá componentes e eles precisarão ser conectados uns aos outros. A calculadora de rastreamento PCB é útil aqui.

Descrição da PCB Trace Calculator

Uma ferramenta que pode ajudá-lo a calcular o número de traços em sua placa de circuito. Esta calculadora é projetada para profissionais que trabalham com PCBs e precisam saber quantos traços podem caber em sua placa.

A calculadora fornece uma estimativa do número de traços que você pode ajustar em uma determinada área, como um quadrado ou um círculo. Ele também oferece opções para o tipo de material que você deseja usar para seus PCBs. Por exemplo, você pode selecionar se deseja usar single-sided or dupla face revestido de cobre folhas para sua placa.

A calculadora fornecerá uma estimativa com base nessas seleções e a mostrará graficamente para que seja fácil entender que tipo de opções de densidade de traço estão disponíveis.

Calculadora de rastreamento de PCB

Calculadora de rastreamento de PCB

Quanta corrente pode transportar um rastreamento de PCB?

Quando se trata de capacidade de transporte de corrente de rastreamento de PCB, o IPC os padrões dizem que a capacidade de transporte de corrente contínua de um traço de PCB é de até cerca de 30 A.

Isso significa que você pode ter um traço de PCB classificado para transportar até 30 A e usá-lo em um circuito em que precisa de mais corrente do que isso. No entanto, se você usar o rastreamento para mais atual do que o recomendado, você pode acabar danificando seu circuito ou até mesmo causar um incêndio.

Mas lembre-se, a capacidade de transporte de corrente de um traço de PCB depende de seu comprimento e largura, bem como do material do qual é feito.

Corrente de Traço PCB

Corrente de Traço PCB

Limite do valor atual que pode ser calculado

A largura máxima do traço que pode ser calculada por esta ferramenta é de 400 mils. A densidade de corrente máxima é de 35 amperes por polegada quadrada e o máximo espessura de cobre é de 3 onças por pé quadrado. As temperaturas podem subir de 10 a 100 graus Celsius. Se você inserir números fora desses intervalos, a calculadora extrapolará os dados para fornecer uma resposta mais precisa.

Quantidade atual de PCB

Largura de rastreamento de PCB

Como usar a calculadora de rastreamento de PCB?

Esta é uma ferramenta que pode auxiliá-lo na determinação do espaçamento ideal para os traçados de sua placa de circuito impresso. Ele faz isso calculando a capacitância, indutância, resistência e impedância de um traço.

O primeiro passo ao usar a Calculadora de rastreamento PCB é inserir todos os dados relevantes sobre o seu traçado.

Modo normal

Estes são os dados necessários para calcular os traços de PCB no modo normal. Você deve coletar os seguintes dados:

Localização

Esta é a primeira coisa que você precisa saber ao usar a PCB Trace Calculator. Esses dados ajudam a determinar o comprimento de um lado do quadro e quanto espaço você tem para trabalhar.

Largura do traço

Você pode obter essas informações de seu arquivo esquemático ou de projeto. Se você não tiver um arquivo esquemático ou de projeto, poderá usar suas próprias medidas para o diâmetro e comprimento do traço usando um paquímetro para medi-los diretamente em sua placa de circuito impresso (PCB).

Espessura do traço

Esta é a quantidade de espaço entre cada traço na placa de circuito. Este valor determina quanta corrente pode passar por um circuito sem superaquecer ou queimar. Quanto mais espesso o traço, mais corrente ele pode transportar, mas, ao mesmo tempo, também aumenta a resistência. Ao projetar seu PCB, é fundamental examinar ambos os elementos e decidir se seu projeto requer traços grossos ou finos.

Aumento Máximo de Temperatura

Um cálculo que considera os materiais no traço do PCB, bem como sua resistividade, espessura, e comprimento. É um dos cálculos mais importantes quando você está projetando um traço de PCB porque ajuda a determinar se seu projeto será ou não capaz de lidar com o calor produzido pela corrente que flui através dele.

Calculadora de rastreamento de PCB de modo normal

Calculadora de rastreamento de PCB de modo normal

Modo Avançado

Aqui estão os dados que você deve coletar no modo avançado:

Temperatura ambiente

A temperatura do ambiente em que o PCB está sendo usado. Esse valor é importante porque afeta a resistência térmica dos traços no PCB e, portanto, determina quanto calor pode ser dissipado de cada traço. Quando a corrente é fornecida, a temperatura ambiente influencia quanto tempo leva para um traço aquecer até uma determinada temperatura.

Comprimento

O comprimento do traço deve ser fornecido como entrada na calculadora. Esta é a distância entre os pontos inicial e final do traço.

Corrente máxima

A corrente máxima é a corrente máxima que pode passar com segurança por um traço em uma placa de circuito impresso. É medido em ampères e geralmente está listado na folha de dados do componente específico que você está usando.

Por exemplo, se você estiver trabalhando com um 5V fonte de energia, então sua corrente máxima será 20mA (ou 0.02A). Esse número geralmente é encontrado na folha de dados do seu componente.

Temperatura de rastreamento

A temperatura média do traço PCB. Pode ser calculado medindo a temperatura do traçado do PCB com um termopar, que é inserido no PCB em um ponto intermediário entre o início e o fim de cada traçado.

Resistência

A quantidade de corrente elétrica que percorre um traço da placa de circuito impresso é medida em ohms. Esse valor pode ser calculado dividindo a tensão no traço por sua corrente.

Queda de voltagem

É calculado dividindo a resistência total do traço por seu comprimento e geralmente é expresso em milivolts por polegada (mV/in). A queda de tensão em um circuito pode ser causada por vários fatores: materiais resistivos no próprio PCB, cargas indutivas e outros fatores.

Para calcular a queda de tensão, você deve primeiro determinar a resistência geral do seu traço, que inclui resistores e outros componentes baseados em resistência, bem como seu comprimento.

Dissipação de energia

Uma medida da quantidade de calor gerada por um componente ou circuito eletrônico. O poder dissipada em um resistor, por exemplo, é igual ao produto da corrente que passa por ele e a Voltagem Em frente.

Para determinar a dissipação de energia de um traço de placa de circuito impresso, você deve primeiro calcular o produto da largura e altura do traço. Você pode então dividir esse número pela resistência térmica do seu material para obter sua resposta final.

Calculadora de rastreamento de PCB de modo avançado

Calculadora de rastreamento de PCB de modo avançado

Fórmula da calculadora de rastreamento de PCB padrão IPC-2221

Depois de reunir todos os dados necessários para calcular o rastreamento da placa de circuito impresso, você pode utilizar uma calculadora de rastreamento de PCB que segue a fórmula padrão IPC-2221. Esta fórmula é a seguinte:

Area[mils^2] = (Atual [Amps] / (k*(Temp_Rise [deg. C]) ^b)) ^(1/c)

Largura é cálculo:

Largura[mils] = Área[mils^2]/(Espessura[oz]*1.378[mils/oz])

Cálculo da Camada Interna

Com base no padrão IPC-2221, os valores necessários para inserir na fórmula mencionada se você estiver calculando camadas internas devem ser os seguintes:

k = 0.024, b = 0.44, c = 0.725

Cálculo da Camada Externa

IPC-2221 especifica os seguintes valores para camadas externas ao calculá-los:

k = 0.048, b = 0.44, c = 0.725

Calculadora de rastreamento PCB padrão IPC-2221

Calculadora de rastreamento PCB padrão IPC-2221

Fórmula para cálculo de resistência

Ao fazer o cálculo da resistência do traço, comece alterando a área da seção transversal de [mils2] para [cm2].

Você pode fazer isso multiplicando os mils por 2.54, multiplicando o resultado por 2.54 novamente e dividindo o resultado por 10-6.

Depois de concluir este cálculo, você quantificará sua resistência de traço usando:

R = (ρ * L / A') * (1 + α * (TTEMP – 25 °C)).

Cálculo de resistência

Cálculo de resistência

Fórmula para Cálculo da Queda de Tensão

A queda de tensão é a diminuição do potencial elétrico à medida que se move através de uma corrente em um circuito elétrico. A equação para determinar a queda de tensão é:

VDROP = Corrente Máxima * Traço de Resistência.

A corrente máxima é a corrente que causará a queda de tensão mais significativa em seu circuito, e a resistência do traço é a resistência do condutor usado para rotear essa corrente máxima.

Cálculo da Queda de Tensão

Cálculo da Queda de Tensão

Fórmula para Cálculo da Dissipação de Potência

A dissipação de energia é a quantidade de energia elétrica que é convertida em calor. Acontece quando um aparelho elétrico gera calor, o que causa perda ou desperdício de energia. O padrão IPC-2221 define a dissipação de energia como:

PLOSS = Resistência * Corrente Máxima²

Cálculo de dissipação de energia

Cálculo de dissipação de energia

Razões para usar uma calculadora de largura de rastreamento

Se você está no processo de projetar um circuito, é provável que já tenha começado a descobrir os diferentes elementos que precisam ser incluídos. Você provavelmente já considerou resistores, capacitores e indutores. Você provavelmente já pensou em quanto espaço cada elemento ocupará em seu quadro.

Uma calculadora de largura de traço é uma ferramenta útil que pode ajudá-lo a determinar a largura adequada de um traço em seu projeto de PCB. Isso pode ser usado para garantir que seu circuito funcione corretamente e também pode ajudá-lo a reduzir a quantidade de resíduos que você cria ao fazer um PCB.

A principal razão pela qual você deve usar uma calculadora de largura de traço é que, se não o fizer, poderá acabar com um circuito incompleto ou mesmo não funcional. Isso pode ser frustrante tanto para amadores quanto para profissionais que desejam garantir que seus circuitos funcionem corretamente antes de enviá-los para produção.

Que unidade de medida é Mils?

Mils é uma unidade de medida usada na fabricação de placas de circuito impresso. É uma unidade de medida que descreve a espessura de um máscara de solda. Por exemplo, se você tiver uma máscara de solda com 1 mil de espessura, isso significa que ela tem 1 milésimo de polegada de espessura.

Geralmente é usado pelos fabricantes para descrever a espessura de camadas no quadro, e também é usado para descrever a espessura do solda é que será usado para conectar os componentes aos rastros de cobre.

O que significa aumento de temperatura?

O aumento de temperatura é a diferença entre a temperatura de uma junta de solda quando é exposta ao calor pela primeira vez e sua temperatura quando esfria.

Esse aumento de temperatura pode ser medido e controlado no processo de fabricação da placa de circuito impresso, pois é necessário garantir que a solda que liga os componentes à placa de circuito impresso não derreta antes do previsto.

É importante saber quanto a temperatura aumentará no processo de fabricação de uma placa de circuito impresso, pois isso pode ajudá-lo a determinar se um componente irá ou não rachar devido à expansão térmica.

 

Conclusão

Há muito a considerar ao projetar uma placa de circuito, e seu primeiro objetivo deve ser garantir que isso possa ser feito com segurança e eficiência. Ao reservar um tempo para construir uma base sólida com um diagrama de circuito, você pode garantir que seu PCB funcione conforme o esperado, uma vez que tenha sido fabricado corretamente. Isso economizará tempo e dinheiro a longo prazo e permitirá que você se concentre na parte divertida: realmente fazer a placa de circuito.

PCB Trace Calculator pode lidar com inúmeras necessidades de PCB para qualquer circuito e é altamente amigável. Basta digitar os dados solicitados e você pode determinar instantaneamente qual largura de traço será necessária para cada camada da placa. Ao usar isso, você garante que não haja espaço desperdiçado e pode ter certeza de que seu design será executado com perfeição.

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