Podobne pytania i tematy zadawano wcześniej, np

• Standardowe szerokości ścieżek PCB?
• Wzór na spadek napięcia a szerokość śledzenia PCB, temperatura, prąd i długość śledzenia

W przeszłości korzystałem z PCB Toolkit i nie miałem problemów praktycznych, ale wcześniej nie miałem więcej niż 1A przebiegającego przez ślady sygnału. Zauważam, że istnieje różnica między niektórymi kalkulatorami. Chciałbym wiedzieć, który zestaw narzędzi jest bardziej zaufany.

Rozumiem, że na zdjęciach jest dużo zdjęć z informacjami, możesz przejść do dołu tego pytania, aby zobaczyć podsumowanie zdjęć, jeśli jest to łatwiejsze.

Zestaw narzędzi do druku

Z włączonymi modyfikatorami IPC-2152

Ogólne okno wygląda tak

Bawiłem się z szerokością przewodnika, dopóki nie byłem w stanie ~ 2A. Moje ustawienia wprowadzania są następujące

Wydaje mi się, że mój wspaniały dom zaczyna się od bazy 0,5 uncji, a potem nakłada talerze.

Oto wyniki dla warstwy zewnętrznej

Warstwa wewnętrzna (zaktualizowałem szerokość mojego przewodnika do 22 mils)

Jeśli miałbym zmienić opcję z płaszczyzny obecnej na nieobecną, otrzymuję inny zestaw wartości.

Utrzymanie ustawień dla warstwy zewnętrznej bez zmian i zmiana tylko obecnej płaszczyzny: nie

Z IPC-2152 bez włączonych modyfikatorów

Z pytania, które zadałem wcześniej, czy wymuszone powietrze na PCB poprawi obecną pojemność śledzenia? , co wydaje się wskazywać, że rozpraszanie ciepła poprawia ograniczenia prądowe, wówczas obecność płaszczyzny pomaga w chłodzeniu, a zatem może obsłużyć wyższe prądy niż bez.

CircuitCalculator.com : Kalkulator szerokości śledzenia PCB

Spodziewałbym się, że wartości będą między nimi podobne, ale tak naprawdę nie są.

Gdybym miał wprowadzić te same wartości, które wprowadziłem dla zestawu narzędzi PCB (z wyjątkiem statusu stanu płaszczyzny i miedzi bazowej i miedzi galwanicznej. Otrzymuję następujące informacje

**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

Więc moje pytanie brzmi, co jest poprawne, ponieważ staram się również utrzymać linię 50 omów, jeśli to możliwe? Opieram się na tym, że zestaw narzędzi PCB jest dokładniejszy, ponieważ kalkulator online używa IPC-2221A, a strona internetowa nie wydaje się być aktualizowana od marca 2008 (ostatni wpis na blogu).

Ostatecznie to, czego szukam, to najmniejszy zewnętrzny / ślad, który może obsłużyć 2A bez nadmiernej grubości miedzi. Mniejsze ślady ułatwiają uzyskanie linii 50 omów bez konieczności zwiększania grubości płyty.

Spróbuję odpowiedzieć na to pytanie z moich własnych badań nad tym.

Wiele kalkulatorów online dla szerokości śladu w funkcji prądu pochodzi z dokumentu opublikowanego najwyraźniej lata temu. Niektóre źródła podają, że było to w latach 50. XX wieku, ale nie byłem w stanie znaleźć pierwszej daty, w której został opublikowany. (Szczerze mówiąc, też nie wyglądałem zbyt ostro). IPC-2221 to ogólny standard projektowania płytek drukowanych.

Tutaj znalazłem kopię IPC-2221 [link]

Istnieje bardziej nowoczesna wersja tego dokumentu (nie mam daty) i jego IPC-2152, który od tego czasu zaktualizował niektóre starsze informacje z przeszłości. Jeśli oryginalny dokument został opublikowany w latach 50. XX wieku, to projektowanie PCB ma długą drogę, na przykład użycie samolotów i płyt wielowarstwowych.

Oprogramowanie PCB Toolkit używa (domyślnie) IPC-2152 z czymś, co nazywane jest modyfikatorami. Wkrótce się tym zajmę. Inna strona internetowa ( http://www.smps.us/ ) udostępnia również kalkulator szerokości śladu względem prądu i używa IPC-2152 jako linku odniesienia, a ciało zawiera wyjaśnienie różnic między starym a nowym.

Do niedawna głównym źródłem do obliczania szerokości śladu płytki drukowanej (PCB) dla wzrostu temperatury były wykresy pochodzące z eksperymentów przeprowadzonych ponad pół wieku temu.

Mówi się, że ..

Nowy standard IPC-2152, oparty na najnowszych badaniach, jest znacznie bardziej zaangażowany. Zapewnia ponad 100 różnych liczb i pozwala wziąć pod uwagę wiele dodatkowych czynników, takich jak grubość płytki drukowanej i przewodów, odległość od płaszczyzny miedzi itp.

Reszta strony zawiera kalkulator i kilka równań oraz jak i dlaczego autor zrobił pewne rzeczy, ale jedną rzeczą, o której mówi

Jeśli masz wielowarstwową płytkę drukowaną z miedzianą płaszczyzną w pobliżu swojego przewodu, rzeczywista ∆T będzie znacznie niższa. Jednak w przypadku płyt o grubości mniejszej niż 70 mil bez płaszczyzny temperatury mogą być wyższe. Dlatego IPC odnoszący się do ryc. 5-2 jako konserwatywny może wprowadzać w błąd. W każdym razie, aby odzwierciedlić warunki konkretnego zastosowania, można wprowadzić współczynnik korygujący (modyfikujący) jako stosunek między szacowanym faktycznym a ogólnym ∆T.

Myślę, że to modyfikatory, które widzimy w PCB Toolkit. Po podłączeniu tych samych wartości zarówno dla zestawu narzędzi PCB, jak i tego kalkulatora internetowego, otrzymuję ten sam wynik **

** Wewnętrzna szerokość śladu odpowiada zmienionej szerokości kalkulatora online.

W dokumencie tym arbitralnie przyjęto również, że przewodniki wewnętrzne mogą przenosić tylko połowę prądu zewnętrznych. W rzeczywistości, jak wspomniano w nowym standardzie, warstwy wewnętrzne mogą faktycznie działać chłodniej, ponieważ dielektryk ma 10-krotnie lepszą przewodność cieplną niż powietrze.

Pomyślałem, że to interesujące i według Wikipedii

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]

oraz Toolbox Engineering w temperaturze około 20 ° C, przewodność cieplna powietrza wynosi 0,0257 W / m · K

Więc jeśli masz samolot, dielektryk rozprzestrzenia ciepło, więc twój ślad może faktycznie obsłużyć więcej prądu niż wcześniej sądzono.

TL; DR IPC-2152 jest nowym standardem dla szerokości śladu względem prądu i obejmuje rozpraszanie ciepła za pomocą płaszczyzny, dzięki czemu ślady mogą obsłużyć więcej prądu, niż wcześniej sądzono.

PCB Toolkit (program) i http://www.smps.us/pcb-calculator.html używają tego nowego standardu. Więc jeśli trzeba ścisnąć w kilku śladów z wyższym prądzie znamionowym, lub jeśli próbuje uderzyć impedancję docelowej i być w stanie obsługiwać większe obciążenie, IPC-2152 będzie w stanie pomóc. Jeśli jednak możesz iść większy, idź większy, ponieważ lepiej być konserwatywnym, ale jeśli musisz wycisnąć więcej i zostać uznanym za „bezpiecznego”, to myślę, że tak właśnie jest.

Wcześniej korzystałem z kalkulatorów obwodów drukowanych, ale wyniki nie były satysfakcjonujące. Głównym powodem jest fakt, że przeprowadzone badania były dość stare, a po drugie, kalkulatory te odciągają cię od warunków badawczych, takich jak - jaki był czynnik bezpieczeństwa brany pod uwagę w czasie badań, jaki był warunek działania, jaka była jakość PCB itp. Poza tym, kiedy otrzymasz w pełni sfabrykowaną płytkę drukowaną, jej specyfikacje będą zupełnie różnić się od wartości teoretycznej. Na przykład dokładna grubość przewodu będzie zależeć od całego procesu przeprowadzanego przez firmę produkcyjną. W związku z tym wykorzystanie wyniku teoretycznego w prawdziwym scenariuszu staje się trudne / nieefektywne.

Wracając do podstaw, zdolność do obsługi amperów jest związana z podstawową fizyką. Każdy ślad będzie miał skończony opór. Kiedy przepuścisz prąd pod potencjalnym spadkiem, na torze nastąpi rozproszenie mocy P = V * I. Osiągnięcie punktu topnienia ścieżki powoduje uszkodzenie płytki drukowanej. Otóż ​​to.

Sugerowałbym raczej podejście praktyczne niż podejście teoretyczne. Chodzi o to, aby uzyskać płytkę drukowaną wykonaną ze ścieżek o różnej grubości, umieszczonych równolegle względem siebie. Zdobądź także tę płytkę o różnej grubości miedzi (35 mikronów, 70 mikronów itp.). Użyj tego jako tablicy odniesienia dla tego konkretnego domu produkcyjnego (tylko po stronie paranoi). Ilekroć chcesz znaleźć aktualną pojemność szerokości śladu, po prostu zastosuj sygnał do śladu, który Twoim zdaniem nie stopi się przy tym prądzie. Niech pozostanie tam przez chwilę, aż ślad osiągnie stabilną temperaturę. Spróbuj poczuć temperaturę ręką (lub zmierz ją za pomocą bezdotykowego termometru lub czegokolwiek, czego możesz użyć).

Upewnij się, że wykonujesz testy w najgorszym stanie, w jakim może wejść pcb. Po uzyskaniu temperatury możesz łatwo zdecydować o szerokości śladu.