IPC-2221 の PCB 規格には、回路基板の製造と設計に関するさまざまな要件と仕様が含まれています。 現在、この標準に準拠したさまざまな Web ベースの計算機が存在します。 環状リングとインピーダンスの計算とは別に、トレース幅、温度上昇、トレース電流にも焦点を当てます。 IPC-2152 と IPC-2221 の両方の規格には、熱耐性を考慮した PCB の設計に関するガイドラインが含まれています。 どちらの標準でも、その適用性と使用法に関して明確に詳細な議論が行われています。
IPC-2221 標準を選択する場合でも、心配する必要はありません。 私たちは、特定の熱制限におけるトレース幅の制限を決定するのに役立つ、非常にシンプルで使いやすい PCB 計算ツールを作成しました。 Altium Designer を使用している場合は、PCB 配線の作業中に Circuit Board Editor でこれらの機能を見つけることができます。
PCB 電流計算器の種類と配線幅
PCB のトレース幅は、さまざまな異なる計算ツールを通じて決定できます。 これらの PCB 計算機はすべて、PCB 業界の標準に従っています。 これらの PCB 業界標準は、計算のガイドラインに従っています。 IPC-2221 規格と IPC-2152 規格はどちらも商業および産業用アプリケーションで広く使用されています。
1. IPC 2221 PCB トレース幅
計算機 IPC-2221 は、グラフと方程式を使用して PCB トラックの電流を計算します。 式は I=kΔTbAc を表します。
この式では、目に見えるトレースは 0.0048 の値を持つ K を表し、内部トレースも 0.024 の値を持つ K を表します。 ΔT は温度変化を摂氏で表します。 B 値は 0.44、C 値は 0.725 です。 一方、A は断面積を表します。
IPC-2221 計算機は、すべての値の特定の範囲のみを使用して PCB トレース幅を計算します。 電流範囲は 35 ～ 0 アンペア、トラック幅は 10.16 ～ 0 mm、銅の幅は 3 ～ 0.5 オンス、温度上昇は 100 ～ 10 ℃ です。 値がこれらの特定の範囲から変化する場合、正確な結果は得られません。
2. IPC 2152 PCB トレース幅
電卓 IPC-2152 は、計算に最新の最新の標準タイプを使用します。 これにより、トレース電流の最大容量がより正確かつ正確に計算されます。 高度な技術的手法を使用しています。 この電卓の計算式は、電卓 IPC-2221 に比べて単純ではありません。 断面の未組織領域を決定するために、ユニバーサル グラフが使用されます。
ただし、この IPC-2152 計算機は、さまざまなタイプのパラメーターを使用して多数の修飾子を作成します。 したがって、パラメータには、通過するトレースの厚さ、トラックと銅プレーンの間の距離、および PCB の熱伝導率が含まれます。
エレクトロニクス業界における IPC-2221 には何が含まれていますか?
IPC-2221 は、PCBA および PCB の承認および認定のための規格の一種です。 この規格では、PCB を設計するためのいくつかの要件と仕様を要求し、PCB の製造性、信頼性、安全性を保証します。 これらの標準は汎用標準として提供されます。 同時に、2220 シリーズ全体で使用される PCB に適用される特定のタイプの規格を指定できます。
IPC-2221 計算ツールは、上記の式を使用して、温度レベルを特定の範囲以下に保つために必要な PCB トレースの幅を計算します。 簡単に言えば、銅の重量を計算機に入力するだけです。 その結果、所定の温度上昇と電流の範囲内で必要なトレース幅の値が得られます。
IPC-2221 電卓は CAD のオンライン システムに存在しますか? はい、Altium Designer のユーザーは、PCB Editor のウィンドウにある配線ツールでこのツールを利用できます。 トレース幅を分析するには、トレースを選択し、プロパティ パネルにある NEt データ領域の情報を展開するだけです。
PCB 電流計算ツール: IPC-2221 式
上記の式には、正確で正確な結果を示すために注意すべき点がいくつかあります。
- 計算式はチャートベースです。
- この式は、PCB が空気のある開放環境の STP にあることを予測します。
- 厚い PCB のみのトレースを使用する前のプロトタイプでは、熱を分散するための追加の銅プレーンは使用されていませんでした。
- これらは、複数の並列の近接トレースを 1 つのバグ トレースとして扱い、電流を渡します。
- 基板の厚さが 30 ミルを下回る場合は、10% ではなく 15% 下げることをお勧めします。
- より高い熱性能の基板には、エポキシとガラス繊維の従来の積層体よりもトレース幅と電流幅に明確な制限があります。
これは、最新の PCB に関しては、IPC-2221 計算機では正確な結果が得られないことを意味します。 簡単に言えば、配線の周囲に追加のプレーンと銅を配置すると電流容量の値が変化し、過小評価された値が得られます。 一方、トレース幅を最小にすると逆転し、過大な値が得られます。 正確なトレース幅を計算するのに役立つため、これらの点を覚えておいてください。
最新の PCB ではこの規格が厄介なため、設計者やエンジニアは、より高い効率、精度、特異性を実現する高度な規格を作成する必要がありました。 そして、IPC-2152 規格が登場します。
IPC-2221 対 IPC2152: どれを使用するのが最適ですか?
すべてのオンライン計算機にはいくつかの制限があります。 電卓 IPC-2221 もこのカテゴリに分類されます。 それは、IPC-2221 計算機が最小トレース幅の過大な値を与えるという事実です。 したがって、標準の IPC-2152 計算機はデータを拡張して、電流制限、温度上昇、およびトレース幅を決定する多数のノモグラフを追加します。
PCB トレースキャリーの電流とその重要性
PCB トレース電流容量の制限は、さまざまな電子プロジェクトで発生する主な問題の 1 つです。 多くの家庭用プロジェクトでは、値が最大制限を超えることはなく、その方が良いと思われます。
この計算機は、PCB トレースの電流容量を決定するのに非常に役立ちますが、チャートの処理には困難を伴います。 最大 PCB トレースとして、電流容量は動作温度と幅に関連付けられます。
PCB 電流計算ツールの配線幅を使用することの重要性
PCB トレースの電流計算ツールは使いやすいツールです。 出力セクションと入力セクションに分かれているため、データの入力と結果の取得が簡単になります。 この計算ツールのフィールドには次のものが含まれます。
- PCB の基板に応じた内部および外部トレースの位置。
- トレースの幅は距離を表します。
- トレースの厚さは、PCB トレースの水平方向の長さを表します。
- 最大温度上昇は、周囲温度と PCB トレースの差の最大値を表します。
ただし、高度な機能では次のようになります。
- 周囲の温度。
- 開始から終了までのトレースの長さ。
- 最大 PCB は電流容量をトレースします。
- トレースの断面積。
- 動作中のトレースの温度。
- 最大 PCB でのトレース抵抗は、電流容量をトレースします。
- 最大電流に対する電圧降下と計算された抵抗値。
- 電流容量の最大レートでの電力の損失。
PCB 電流計算ツールを使用するためのガイドラインとヒント
トラックを流れる電流と設計の仕様によって、PCB のトレース幅が決まります。 ただし、特定のルールに従います。 トレースルートの最小値の範囲は 10 mm/A です。 これは、厚さ 1.0 オンス/平方フィートの銅に適しています。
トレース幅の計算は複雑なプロセスです。 そのため、PCB のトレース幅を計算するには、いくつかのルールを理解する必要があります。 この回路は、周囲温度、トレースの厚さ、トレース測定ユニットの最大電流で適切に動作します。 これらの値は、トレース幅の入力範囲を表します。
これらの値をトレース幅の計算ツール内に追加すると、いくつかの出力値が返されます。 この出力値は PCB トレース幅を表します。 データシートには入力のすべての数値が示されています。 推測数値では機能しません。 すべての PCB では、トレース幅を計算するためにこの情報が必要です。
入力値が間違っていると、計算機はうまく機能せず、出力がありません。 PCB 上の正確な値を確認するには、虫眼鏡も必要になる場合があります。
PCB Calculator を使用した効率的な配線幅の確認
・標準トラック幅
まず、設計内の PCB のトラック サイズを決定します。 線路が細すぎたり、狭くなったり、近すぎたりすると、短絡が発生します。 同時に、トラック間の間隔が広すぎる場合は、トラック番号に何らかの制限を加える必要があります。 このようなシナリオでは、PCB の配線を確実にするために、PCB に追加のプレーン層を組み込みます。
・回路パッドの形状
通常、コンポーネントのライブラリには、さまざまな電気コンポーネントの回路図とフットプリントの PCB ライブラリが含まれています。 ただし、PCB の製造プロセスによって異なります。 したがって、設計プロセスを開始する前に、製造プロセスを選択する必要があります。 このようにして、適切なサイズのパッドを選択し、後でそれを PCB の CAD システムに組み込むことができます。
· 線のサイズを追跡する
PCB には、電流の伝達容量を制限する細い線路があります。 そのため、信号レベルが低いのではなく、電力電流を運ぶルートのトレースのサイズを考慮する必要があります。
・穴とパッドの寸法
PCB の設計を開始したら、パッドと穴の寸法を決定することが重要です。 様々な状況により異なる場合がございます。 場合によっては、パッドと穴の比率が 1:8 に低下することがあります。 場合によっては、パッドが穴よりも大きい場合に測定されます。 PCB のメーカーは、アプリケーションの用途に応じて独自の標準セットを持っています。 パッドのサイズが大きくなり、穴が小さくなるにつれて、この比率はより重要になります。
PCB トレース幅を開発する際に考慮すべき要素
PCB のトレース幅は、さまざまな形で PCB の機能に直接影響します。 ただし、トレース幅の値を決定する際に考慮すべき要素がいくつかあります。
· 信号の完全性と電気的性能
PCB デジタル配線の大部分にはデフォルトのトレース幅値がありますが、一部の配線には個別のサイズが必要な場合があります。 たとえば、トレースの定常インピーダンス ネットでは、PCB 層のスタックアップを考慮してトレース幅を評価する必要があります。
ほとんどの場合、アナログ配線には、回路の使用法に応じた PCB トレース幅が必要です。 場合によっては、コンパクトなスペースでのトレースのデフォルトの幅を減らすこともできます。 PCB の表面を拡張しないことを確認するだけで済みます。
・PCB製造
より幅広のトレースを PCB 上に簡単に製造できます。 トレースをエッチングするプロセスは、孤立した長いトレースに大きな影響を与えます。 そのため、必ず幅の広いトレースを作成してください。 たとえば、20 ミルのトレースは 3 ミルのトレースよりも大きな電流許容容量を持ちます。 さらに、銅の重量によって PCB のトレースの幅が決まります。
· 電源と接地のルーティング
アース配線と電源配線には、より多くのアンペアを供給できる十分なスペースが必要です。 細い跡は熱くなりやすいので焦げの原因となります。 さらに、熱が容易に分散できるように、PCB の内部層のトレースの幅をますます広くする必要があります。 さらに、PCB の外層の電源配線は外気にさらされやすくなり、配線が冷えやすくなります。
したがって、外側のシートは、より広範囲のトレースを必要としません。 電源の回路に組み込まれたトレースは、電流が均一に流れるように、幅は広くて短い必要があります。 トレース間の間隔を大きくしてください。これにより、電流がより多く流れるようになります。
結論
回路基板トレース計算ツールは、トレースのさまざまな側面を評価するのに役立ちます。 これには、トレース温度、電力損失、電圧降下、抵抗、最大電流容量が含まれます。 計算機を使用して、トレースが保持する電流容量に従ってトレースの幅を評価することもできます。 この記事では、PCB 配線幅計算ツールについて詳しく説明します。 この情報が PCB 計算機の幅をトレースする際に役立つことを願っています。
