Kalkulator szerokości ścieżki PCB
Ten kalkulator wyznacza minimalną szerokość ścieżki na płytce drukowanej według normy IPC-2221, na podstawie prądu, grubości miedzi i dopuszczalnego przyrostu temperatury.
🧮 Policz od razu
Ścieżka jako rezystor
Każda ścieżka miedziana ma rezystancję, więc przepływ prądu ją nagrzewa. Norma IPC-2221 określa, jak szeroka musi być ścieżka, by przyrost temperatury nie przekroczył założonej wartości. Typowo przyjmuje się 10 °C dla układów pracujących ciągle i do 30 °C tam, gdzie chłodzenie jest dobre, a obciążenie chwilowe.
Grubość miedzi w uncjach
Nietypowa jednostka ma historyczne uzasadnienie: 1 oz oznacza uncję miedzi rozwalcowaną na powierzchni jednej stopy kwadratowej, co daje warstwę grubości 35 µm. To standard w produkcji płytek. Podwojenie grubości do 2 oz pozwala zwęzić ścieżkę o połowę przy tym samym prądzie — bywa to tańsze niż powiększanie płytki.
Warstwy wewnętrzne wymagają więcej
Ścieżki wewnątrz płytki wielowarstwowej otacza laminat, który izoluje termicznie. Dlatego norma nakazuje dla nich mniej więcej dwukrotnie większy przekrój niż dla warstw zewnętrznych, mających kontakt z powietrzem. To częsty błąd początkujących projektantów, którzy stosują tę samą szerokość na wszystkich warstwach.
Czego norma nie uwzględnia
IPC-2221 jest konserwatywna, ale nie obejmuje wszystkiego. Nie bierze pod uwagę sąsiadujących źródeł ciepła (ścieżka biegnąca obok stabilizatora nagrzeje się bardziej), przelotek, które lokalnie zwężają przekrój, ani maski lutowniczej, nieco pogarszającej odprowadzanie ciepła. Przy dużych prądach stosuje się dodatkowe zabiegi: odsłonięcie maski i pokrycie ścieżki cyną, prowadzenie prądu kilkoma warstwami albo wlutowanie miedzianego drutu wzdłuż ścieżki.
Kiedy się przydaje?
Przy projektowaniu płytek drukowanych, przy modyfikacji istniejących układów, przy zasilaniu urządzeń o dużym poborze prądu, przy projektowaniu zasilaczy i sterowników silników oraz przy sprawdzaniu, czy gotowa płytka wytrzyma planowane obciążenie.
Prąd chwilowy a ciągły
Norma dotyczy obciążenia ciągłego, przy którym ścieżka osiąga stan równowagi cieplnej. Krótkie impulsy prądowe ścieżka zniesie bez uszczerbku, bo miedź ma sporą pojemność cieplną — dlatego w układach impulsowych liczy się wartość skuteczną, a nie szczytową. Odwrotnie przy ścieżkach zasilających w urządzeniach pracujących w zamkniętej obudowie: tam temperatura otoczenia bywa o kilkadziesiąt stopni wyższa niż w laboratorium i zapas trzeba zwiększyć.