トレース幅は、あらゆる PCB 設計において重要な考慮事項です。 このため、プリント基板を設計する際には計算する必要があります。 PCB 設計プロセス中に PCB トレース幅を決定する要因があります。 通常、トレース幅はいくつかの要因を考慮して計算され、決定されます。
ただし、PCB トレース幅を計算するには、まずトレース幅がどのように機能するかを理解する必要があります。 この記事では、トレース幅の計算方法について説明します。
トレース幅とは何ですか?
PCB トレースは、電気信号を 1 つの接合部から別の接合部に接続します。 この接合部は、コンポーネントのピン、プレーンからの分岐、またはプロービング用に設計されたテスト ポイントである可能性があります。 PCB トレース幅は、回路基板を設計する際に重要です。 PCB 設計者は、温度上昇による回路の損傷を防ぐために、回路の適切な幅を決定する必要があります。
PCB 上のトレースには、障害が発生する前に最大の電流負荷を処理する機能があります。 より多くの電流が経路を通過すると、通常、熱が発生します。 ただし、電流負荷が最大制限を超えると、トレースは PCB ラミネートを損傷します。 これにより、回路基板に永久的な損傷が生じる可能性があります。
トレースは、いくつかのコンポーネントを抵抗なく接続するワイヤーであると考えられています。 ただし、回路上のすべてのパスには特定の抵抗があり、PCB トレース幅を決定する際に重要な考慮事項となるため、これは事実ではありません。
使用する適切な幅を知るには、電流容量と抵抗を決定することが重要です。 PCB トレース幅を決定する要因はいくつかあります。 その 1 つは、回路基板に適用される温度の上昇です。 温度上昇は、電流が流れたときのトレースの熱さを示します。 PCB トレース幅は通常、数千インチまたはミル単位で測定されます。
PCB トレース幅計算ツールとは何ですか?
PCB 配線幅計算ツールは、PCB 導体の幅または配線を決定するのに役立ちます。 この計算機はプログラムされた式を利用します。 配線幅は回路基板設計において重要なパラメータであるため、正確に計算することが重要です。 トレース幅は、あらゆる形態の過熱を防ぐためにトレース温度を特定の入力値以下に維持しながら、PCB を介して電流を流すために非常に重要です。
PCB トレース幅計算ツールは、電圧降下、トレース温度、消費電力、最大電流、抵抗などのさまざまなトレース コンポーネントを決定するのに役立ちます。 配線幅計算ツールを使用すると、アンペア容量に基づいて配線幅を決定できます。
したがって、パスの全長、トレースを通過する最大電流（アンペア数）などの設計仕様を計算機で決定する必要があります。 仕様が提供されると、PCB トレース幅計算ツールは計算されたトレース幅を生成します。
トレース幅計算ツールは、指定した仕様に一致する最小幅を決定します。 計算された配線幅により、回路基板に損傷を与えることなく電流を流すことができます。 実際には、内部層は外部層よりも広いトレース幅を持っています。 これは、内部層が外部層に比べてより多くの熱を発生するためです。
したがって、安全性を確保するには、回路基板全体の内部トレースの幅を統合することをお勧めします。
PCB トレース幅はどのように計算されますか?
PCB トレース幅は通常、公式を使用して計算されます。 このプロセスを開始するには、いくつかの公式に慣れる必要があります。
最大電流
最大電流を決定するには、次の式を使用する必要があります。 A= (T x W x 1.378 [ミル/オンス/平方フィート])。
ここで、A は断面積、[mils 2] T はトレースの厚さ、[oz/ft2] W はトレースの幅です。
トレース温度
トレース温度は、トレース幅の計算に役立ちます。 トレース温度は、式 T TEMP = T RISE + T AMB を使用して決定されます。 3 つのパラメータは、トレース温度の決定に役立ちます。 T TEMP はトレース温度を指しますが、T RISE は希望する最大温度上昇で、T AMB は周囲温度です。
抵抗の計算
トレース抵抗は R= ρ * L / A’) * (1 + α * (TTEMP – 25 °C)) です。
電圧降下の計算
電圧降下は、回路内で電流が流れるときの電位の降下を表します。 この式 V DROP = I * R を使用して電圧降下を決定できます。I は最大電流を指し、R は配線抵抗を指します。
消費電力の計算
電気デバイスが生成する熱によってエネルギー損失が発生すると、電力損失が発生します。 次の式を使用して電力損失を決定できます。 P LOSS = R * I2
R は抵抗を指し、I は最大電流を指します。
PCB カリキュレーターの配線幅アプリケーション
PCB 計算機のトレース幅は、PCB 設計プロセスにとって重要です。 この計算ツールは、必要な電流を流しながらトレースの最小幅を決定するのに役立ちます。 また、PCB 計算機のトレース幅には、必要な幅を決定するための設計パラメータが必要です。 したがって、温度上昇、配線の長さ、配線の厚さ、および流す電流の値をアンペア単位で指定する必要があります。
さらに、この計算機は、空中の外部トレース層と内部トレース層に必要な結果を提供します。 また、これらの値は、基板の機能を確認するために回路基板設計に適用できます。
また、PCB 計算のトレース幅は、電源トレースおよび電力信号アプリケーションの最小トレース幅を決定するのに役立ちます。 ただし、PCB トレースは、少量の電流を使用する呼び出しを送信します。 したがって、幅を決定するには他の PCB パラメータを考慮する必要があります。
業界標準に基づく PCB 計算機の配線幅の種類
トレース幅を決定するためのさまざまな計算ツールがあります。 これらの計算機はすべて、業界標準に従って機能します。 計算の指針となる業界標準があります。 産業用および商業用アプリケーションでは、最も一般的な規格は IPC 2152 および IPC 2221 です。
IPC 2221 PCB 計算機のトレース幅
IPC 2221 計算機は、方程式と 1 つのグラフを統合してトラック電流を決定します。 方程式は I=kΔTbAc です。
この式では、目に見えるトレースの K の値は 0.0048 ですが、内部トレースの K の値は 0.024 です。 ΔT は摂氏で測定された温度変化を示します。 B の値は 0.44、C の値は 0.725 です。 この式の A は断面積を示します。
IPC 2221 計算機を使用してトレース幅を決定するには、値の範囲のみを積分できます。 電流の範囲は 0 ～ 35 アンペア、トラック幅の範囲は 0 ～ 10.16 mm、銅幅の範囲は 0.5 ～ 3 オンス、温度上昇の範囲は 10oC ～ 100oC です。 これらの値を使用しないと、結果は正確になりません。
IPC 2152 PCB 計算機のトレース幅
この PCB 計算機のトレース幅では、計算に最新の標準が使用されます。 IPC 2152 計算機は、改良された技術的アプローチにより、最大トレース電流容量の計算がより正確になりました。 この計算機で使用される式は、IPC 2221 計算機ほど単純ではありません。 IPC 2152 計算機は、未調整の断面積を知るためにユニバーサル チャートを統合する必要があります。
したがって、この計算機はさまざまなパラメーターを利用して一連の修飾子を取得します。 これらのパラメータには、PCB の熱伝導率、銅プレーンと通過トラック間の距離、および電流の通過トラックの厚さが含まれます。
PCB トレース幅を計算するためのガイドライン
設計仕様とトラックを介して流れる電流によって、PCB トレース幅が決まります。 ただし、アプリケーションには従うべき経験則があります。 10 mm/A は、適用する最小トレース ルートです。 これは、1.0 oz/ft2 の銅の厚さに適用されます。
PCB トレース幅の計算はより複雑です。 したがって、PCB トレース幅を計算する際には、いくつかのルールを理解する必要があります。 回路は最大電流、つまりトレースの厚さ、周囲温度、測定トレースの単位で動作します。 これらは幅の入力範囲を決定します。
これらの数値をトレース幅計算ツールに入力すると、いくつかの出力数値が得られます。 得られる数値はトレース幅です。 PCB データシートまたは物理 PCB 上のすべての入力情報を表示できます。 この場合、推測をしてはいけません。 特定の PCB にはこの情報が含まれている必要があります。
正確な寸法と数値を入力しないと、電卓では計算を実行できません。 回路基板は通常小さいため、入力情報を表示するには虫眼鏡を使用する必要がある場合があります。
結論
PCB トレース計算ツールは、電圧降下、トレース温度、消費電力、最大電流、抵抗などのさまざまなトレース コンポーネントを決定するのに役立ちます。 配線幅計算ツールを使用すると、アンペア容量に基づいて配線幅を決定できます。 PCB トレース幅計算ツールに関する情報を提供しました。この情報が PCB トレース幅の決定に役立つことを願っています。
