¿Cuál es la matemática detrás de las trazas y los cálculos de espacio libre? Estoy diseñando un PCB, que llevará 12V y 6A, ¿cuál debería ser el ancho y el espacio libre de rastreo?
De manera similar, ¿qué debería ser para 12V 3A y 5V 3A? ¿Hay alguna regla general que nos permita determinar el ancho y el espacio libre de rastreo?
En realidad son dos preguntas separadas. Los voltajes del circuito determinan los requisitos de espacio libre, mientras que los niveles actuales determinan los requisitos de ancho (y espesor).
Ancho de trazado
Al tratar con el último primero, es el ancho y el grosor de una traza de cobre en un PCB lo que determina su área de sección transversal, de la misma manera que el diámetro para un cable común. El área de la sección transversal determina su resistencia por unidad de longitud, en cuyo punto, depende de usted decidir dos cosas:
¿Cuánta caída de voltaje (ΔV = I × R) puede tolerar de un extremo a otro del rastro?
¿Cuánto puede tolerar el calentamiento de la traza (Potencia = I 2 R)?
Uno u otro de estos será el factor limitante para cada rastreo.
Por ejemplo, podría tener "1 oz". cobre en tu PCB. Esta es una notación abreviada para "1 onza de cobre por pie cuadrado", que se traduce en un espesor de 1,38 milésimas de pulgada, o 0.035 mm. Una traza de 10 mil (0.254 mm) de ancho, luego, tiene un área de sección transversal de 13.8 mil 2 que es aproximadamente equivalente a un cable AWG38. Tendrá una resistencia de aproximadamente 0.75 Ω / ft. y la capacidad actual es del orden de 10s de mA.
Para manejar corrientes más altas, puede seleccionar "2 oz". Cobre (0,070 mm de espesor) y use trazas que tengan, digamos, 100 mils (2,54 mm) de ancho. Esto le da un área de corte transversal de 276 mil 2 que es aproximadamente equivalente a un cable AWG24.
Tenga en cuenta que dado que las trazas en una PCB son muy planas y anchas, en realidad son mucho mejores para eliminar el calor del ambiente que el cable en circulación equivalente. Entonces, en lo que respecta a las pérdidas de 2 R, puede poner mucha más corriente a través de una traza de PCB, pero aún debe prestar atención al aumento de temperatura y la gestión térmica asociada.
Liquidación
El espacio requerido entre los conductores está determinado por la diferencia de voltaje entre ellos y la cantidad de corriente de fuga que puede tolerar. La corriente de fuga está asociada principalmente con la contaminación de la superficie de la PCB (por ejemplo, el flujo residual, así como el polvo acumulado, la humedad, etc.).
Una guía proviene de los servicios de pruebas de seguridad como UL, que requieren una distancia de fuga de 5 mm por kilovoltio para circuitos que se supone que están "aislados" entre sí (grupo de materiales I, grado de contaminación 2 de UL840 ).
Obviamente, esta guía proporciona valores muy pequeños para voltajes bajos (0.05 mm o 0.002 pulg. a 10 V), por lo que el factor limitante se convierte en el ancho de línea / espacio que su casa fabulosa de PCB puede hacer.
Además de la excelente respuesta de Dave, es posible que desee consultar el estándar IPC-2152, que define el "Estándar para determinar la capacidad de carga de corriente en el diseño de pizarras impresas".
El único estándar de la industria para determinar las normas internas y Tamaños de conductor externo en tableros impresos en función de la capacidad de carga actual requerida y el conductor aceptable aumento de la temperatura. Este documento proporciona orientación sobre cómo Conductividad, vías, planos de cobre, disipación de potencia y tablero impreso. material y espesor todo factor en la relación entre Corriente, tamaño del conductor y temperatura. 97 páginas. Lanzado agosto 2009.
Se puede adquirir aquí.
Pero hay calculadoras útiles disponibles como el kit de herramientas para PCB Saturn
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