Comment utiliser le calculateur de trace PCB pour les cartes de circuits imprimés

Introduction

Lorsque vous concevez une carte de circuit imprimé (PCB), vous devez garder à l'esprit toutes les différentes choses qui vont se trouver sur votre carte. Il y aura des composants, et ils devront être connectés les uns aux autres. Le calculateur de trace PCB est utile ici.

Description de Calculateur de traces PCB

Un outil qui peut vous aider à calculer le nombre de traces dans votre circuit imprimé. Cette calculatrice est conçue pour les professionnels qui travaillent avec des PCB et qui ont besoin de savoir combien de traces ils peuvent contenir sur leur carte.

Le calculateur vous fournit une estimation du nombre de traces que vous pouvez placer sur une certaine zone, telle qu'une forme carrée ou circulaire. Il vous donne également des options sur le type de matériaux que vous souhaitez utiliser pour vos PCB. Par exemple, vous pouvez choisir si vous souhaitez utiliser simple face or recto-verso gaine de cuivre feuilles pour votre tableau.

Le calculateur vous donnera alors une estimation basée sur ces sélections et l'affichera sous forme graphique afin qu'il soit facile de comprendre quel type d'options de densité de trace sont disponibles.

Calculateur de traces de PCB

Calculateur de traces de PCB

Quelle quantité de courant une trace de circuit imprimé peut-elle transporter ?

En ce qui concerne la capacité de transport de courant de trace PCB, le IPC les normes indiquent que la capacité de transport de courant continu d'une trace PCB est jusqu'à environ 30 A.

Cela signifie que vous pouvez avoir une piste PCB conçue pour supporter jusqu'à 30 A et que vous pouvez l'utiliser dans un circuit où vous avez besoin de plus de courant que cela. Cependant, si vous utilisez la trace pour plus actuel que prévu, vous risquez d'endommager votre circuit ou même de provoquer un incendie.

Mais n'oubliez pas que la capacité de charge actuelle d'une piste PCB dépend de sa longueur et de sa largeur, ainsi que du matériau à partir duquel elle est fabriquée.

Courant de trace PCB

Courant de trace PCB

Limite du montant actuel pouvant être calculé

La largeur de trace maximale pouvant être calculée par cet outil est de 400 mils. La densité de courant maximale est de 35 ampères par pouce carré et la épaisseur de cuivre est de 3 onces par pied carré. Les températures peuvent monter de 10 à 100 degrés Celsius. Si vous entrez des nombres en dehors de ces plages, la calculatrice extrapolera les données pour fournir une réponse plus précise.

Quantité actuelle de PCB

Largeur de trace PCB

Comment utiliser le calculateur de trace PCB ?

Il s'agit d'un outil qui peut vous aider à déterminer l'espacement idéal pour vos pistes de circuits imprimés. Pour ce faire, il calcule la capacité, l'inductance, la résistance et impédance d'une trace.

La première étape de l'utilisation du calculateur de traces de circuits imprimés consiste à saisir toutes les données pertinentes concernant votre disposition.

Mode normal

Ce sont les données nécessaires pour calculer les traces de PCB en mode normal. Vous devez rassembler les données suivantes :

Lieu

C'est la première chose que vous devez savoir lorsque vous utilisez le calculateur de trace PCB. Ces données vous aident à déterminer la longueur d'un côté de votre tableau et l'espace dont vous disposez pour travailler.

Largeur de trace

Vous pouvez obtenir ces informations à partir de votre schéma ou fichier de conception. Si vous n'avez pas de schéma ou de fichier de conception, vous pouvez utiliser vos propres mesures pour le diamètre et la longueur de la trace en utilisant un pied à coulisse pour les mesurer directement sur votre carte de circuit imprimé (PCB).

Épaisseur de trace

Il s'agit de la quantité d'espace entre chaque trace sur le circuit imprimé. Cette valeur détermine la quantité de courant qui peut traverser un circuit sans surchauffe ni épuisement. Plus la trace est épaisse, plus elle peut transporter de courant, mais en même temps, elle augmente également la résistance. Lors de la conception de votre PCB, il est essentiel d'examiner les deux éléments et de décider si votre conception nécessite des traces épaisses ou fines.

Élévation de température maximale

Un calcul qui prend en compte les matériaux de la trace PCB, ainsi que leur résistivité, épaisseur, et la longueur. C'est l'un des calculs les plus importants lorsque vous concevez une piste de circuit imprimé, car il vous aide à déterminer si votre conception sera capable ou non de gérer la chaleur produite par le courant qui la traverse.

Calculateur de trace PCB en mode normal

Calculateur de trace PCB en mode normal

Mode avancé

Voici les données que vous devez collecter en mode avancé :

Température ambiante

La température de l'environnement dans lequel le PCB est utilisé. Cette valeur est importante car elle affecte la résistance thermique des pistes sur le PCB et détermine donc la quantité de chaleur pouvant être dissipée de chaque piste. Lorsque le courant est délivré, la température ambiante influence le temps nécessaire pour qu'une trace chauffe jusqu'à une température donnée.

Longueur

La longueur de la trace doit être fournie en entrée du calculateur. Il s'agit de la distance entre les points de début et de fin de la trace.

Courant maximum

Le courant maximal est le courant maximal qui peut être transmis en toute sécurité à travers une trace sur une carte de circuit imprimé. Il est mesuré en ampères et il est généralement répertorié sur la fiche technique du composant particulier que vous utilisez.

Par exemple, si vous travaillez avec un 5V source de courant, alors votre courant maximum sera de 20mA (ou 0.02A). Ce numéro se trouve généralement dans la fiche technique de votre composant.

Température de trace

La température moyenne de la trace PCB. Il peut être calculé en mesurant la température de la trace PCB avec un thermocouple, qui est inséré dans la PCB à mi-chemin entre le début et la fin de chaque trace.

Résistance

La quantité de courant électrique qui traverse une piste de circuit imprimé est mesurée en ohms. Cette valeur peut être calculée en divisant la tension aux bornes de la trace par son courant.

Chute de tension

Il est calculé en divisant la résistance totale de la trace par sa longueur et est généralement exprimé en millivolts par pouce (mV/in). Une chute de tension dans un circuit peut être causée par un certain nombre de facteurs : des matériaux résistifs dans le circuit imprimé lui-même, des charges inductives et d'autres facteurs.

Pour calculer la chute de tension, vous devez d'abord déterminer la résistance globale de votre piste, qui comprend résistances et d'autres composants basés sur la résistance, ainsi que sa longueur.

Dissipation de puissance

Une mesure de la quantité de chaleur générée par un composant ou un circuit électronique. Le power dissipée dans une résistance, par exemple, est égale au produit du courant qui la traverse et du Tension à travers lui.

Pour déterminer la puissance dissipée d'une piste de circuit imprimé, vous devez d'abord calculer le produit de la largeur et de la hauteur de la piste. Vous pouvez ensuite diviser ce nombre par la résistance thermique de votre matériau pour obtenir votre réponse finale.

Calculateur de trace PCB en mode avancé

Calculateur de trace PCB en mode avancé

Formule du calculateur de traces de PCB Norme IPC-2221

Après avoir rassemblé toutes les données nécessaires pour calculer la trace de la carte de circuit imprimé, vous pouvez utiliser un calculateur de trace PCB qui suit la formule standard IPC-2221. Cette formule est la suivante :

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

La largeur est un calcul :

Largeur[mils] = Superficie[mils^2]/(Épaisseur[oz]*1.378[mils/oz])

Calcul de la couche interne

Basé sur la norme IPC-2221, les valeurs nécessaires pour entrer dans la formule mentionnée si vous calculez des couches internes doivent être les suivantes :

k = 0.024, b = 0.44, c = 0.725

Calcul de la couche externe

IPC-2221 spécifie les valeurs suivantes pour les couches externes lors de leur calcul :

k = 0.048, b = 0.44, c = 0.725

Calculateur de trace PCB Norme IPC-2221

Calculateur de trace PCB Norme IPC-2221

Formule pour le calcul de la résistance

Lors du calcul de la résistance des traces, commencez par changer la surface de la section transversale de [mils2] à [cm2].

Vous pouvez le faire en multipliant les mils par 2.54, puis en multipliant à nouveau ce résultat par 2.54, puis en divisant le résultat par 10-6.

Après avoir effectué ce calcul, vous quantifierez votre résistance aux traces en utilisant :

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

Calcul de la résistance

Calcul de la résistance

Formule pour le calcul de la chute de tension

La chute de tension est la diminution du potentiel électrique lorsqu'il se déplace à travers un courant dans un circuit électrique. L'équation pour déterminer la chute de tension est la suivante :

VDROP = Courant maximum * Résistance de trace.

Le courant maximum est le courant qui provoquera la chute de tension la plus importante dans votre circuit, et la résistance de trace est la résistance du conducteur utilisé pour acheminer ce courant maximum.

Calcul de chute de tension

Calcul de chute de tension

Formule pour le calcul de la dissipation de puissance

La puissance dissipée est la quantité d'énergie électrique qui est convertie en chaleur. Cela se produit lorsqu'un gadget électrique crée de la chaleur, ce qui entraîne une perte ou un gaspillage d'énergie. La norme IPC-2221 définit la dissipation de puissance comme :

PLOSS = Résistance * Courant maximum²

Calcul de la dissipation de puissance

Calcul de la dissipation de puissance

Raisons d'utiliser un calculateur de largeur de trace

Si vous êtes en train de concevoir un circuit, il est probable que vous ayez déjà commencé à comprendre les différents éléments qui doivent être inclus. Vous avez probablement pensé aux résistances, condensateurs et inducteurs. Vous avez probablement déjà pensé à l'espace que chaque élément occupera sur votre tableau.

Un calculateur de largeur de piste est un outil pratique qui peut vous aider à déterminer la largeur appropriée d'une piste dans votre conception de PCB. Cela peut être utilisé pour s'assurer que votre circuit fonctionne correctement, et cela peut également vous aider à réduire la quantité de déchets que vous créez lorsque vous fabriquez un PCB.

La principale raison pour laquelle vous devriez utiliser un calculateur de largeur de trace est que si vous ne le faites pas, vous risquez de vous retrouver avec un circuit incomplet ou même non fonctionnel. Cela peut être frustrant pour les amateurs et les professionnels qui veulent s'assurer que leurs circuits fonctionnent correctement avant de les envoyer en production.

Quelle unité de mesure est le mil ?

Mils est une unité de mesure utilisée dans la fabrication de cartes de circuits imprimés. C'est une unité de mesure qui décrit l'épaisseur d'un masque de soudure. Par exemple, si vous avez un masque de soudure d'une épaisseur de 1 mil, cela signifie qu'il a une épaisseur de 1 millième de pouce.

Il est généralement utilisé par les fabricants pour décrire l'épaisseur de poules pondeuses sur le tableau, et il est également utilisé pour décrire l'épaisseur du souder est celle qui servira à connecter les composants aux pistes en cuivre.

Que signifie l'augmentation de la température ?

L'élévation de température est la différence entre la température d'un joint de soudure lorsqu'il est exposé pour la première fois à la chaleur et sa température lorsqu'il a refroidi.

Cette augmentation de température peut être mesurée et contrôlée dans le processus de fabrication de la carte de circuit imprimé, car il est nécessaire de s'assurer que la soudure qui relie les composants à la carte de circuit imprimé ne fond pas avant qu'elle ne le devrait.

Il est important de savoir de combien la température augmentera dans un processus de fabrication de carte de circuit imprimé, car cela peut vous aider à déterminer si un composant se fissure ou non en raison de la dilatation thermique.

 

Conclusion

Il y a beaucoup à considérer lors de la conception d'un circuit imprimé, et votre premier objectif devrait être de vous assurer que cela peut être fait de manière sûre et efficace. En prenant le temps de construire une base solide avec un schéma de circuit, vous pouvez vous assurer que votre PCB fonctionnera comme prévu une fois qu'il aura été correctement fabriqué. Cela vous fera gagner du temps et de l'argent à long terme et vous permettra de vous concentrer sur les choses amusantes : faire fabriquer le circuit imprimé.

PCB Trace Calculator peut gérer de nombreux besoins en PCB pour un circuit donné et est très convivial. Tapez simplement les données demandées et vous pouvez déterminer instantanément la largeur de trace nécessaire pour chaque couche de la carte. En l'utilisant, vous vous assurez qu'il n'y a pas d'espace perdu et vous pouvez être sûr que votre conception est parfaitement exécutée.

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