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Leiterbahnbreiten-Rechner
Wie breit muss eine Leiterbahn sein, um einen Strom zu führen, ohne zu kochen? IPC-2221 ist die Abschätzung, mit der die Branche Kupfer dimensioniert, und dieser Rechner nutzt dieselbe Funktion, die Amptrace über jedes Segment einer echten Platine laufen lässt.
Welche Breite brauche ich?
0.781 mm (31 mil)
Eine Innenlage braucht für dieselbe Übertemperatur etwa doppelt so viel Kupfer: Sie ist von Laminat umgeben und kann die Wärme nirgends hin abgeben.
Was macht diese Breite?
Die Frage, die du hast, wenn die Platine schon existiert. Gleicher Strom, gleiches Kupfer, gleiche Lage wie links.
+65 K
Über der Umgebungstemperatur, in ruhender Luft, ohne etwas anderes in der Nähe. 10–20 K sind das übliche Budget; ab etwa 40 K gehen die meisten zurück und machen die Leiterbahn breiter.
Was dieser Rechner nicht sieht
IPC-2221 dimensioniert eine einzelne, frei liegende Leiterbahn in ruhender Luft. Das ist eine gute Abschätzung, deshalb wird sie überall benutzt, aber sie kennt vier Dinge nicht, die auf einer echten Platine auftauchen:
- Wohin der Strom wirklich fließt. Die Zahl oben setzt voraus, dass du den Strom in dieser Leiterbahn schon kennst. Auf einer echten Platine ist genau das der schwierige Teil: eine Versorgung, die sich vierfach aufteilt, ein Rückstrom, der den niederimpedanten Weg nimmt statt den gezeichneten, eine Fläche, die das meiste davon trägt.
- Ihre Nachbarn. Zwei Leiterbahnen mit je 2 A nebeneinander werden wärmer als eine, und diese Formel behandelt jede so, als wäre sie allein.
- Das Kupfer ringsum. Eine Leiterbahn, die aus einer Fläche herausführt, gibt Wärme an sie ab; dieselbe Leiterbahn über einer Lücke nicht.
- Vias. Eine Leiterbahn mit 2 A, die sich auf ein einziges Via verengt, hat ihre engste Stelle dort, wohin nie ein Breitenrechner gerichtet wurde.
Amptrace vernetzt das Kupfer, das du gezeichnet hast, berechnet den Strom in jedem Segment und jedem Via und wendet dann dieselbe Prüfung auf jedes davon an. So bekommst du für jede Leiterbahn eine Antwort. Wie die Berechnung funktioniert, oder was sonst noch geprüft wird.
Die Formel
IPC-2221 verknüpft Strom, Querschnitt und Übertemperatur als I = k · ΔT^0.44 · A^0.725, mit A in Quadrat-mil und k bei 0.048 für eine Außenlage und 0.024 für eine Innenlage. Nach der Fläche aufgelöst ergibt sich die Breite oben. Beide Richtungen sind dieselben zwei Funktionen, die auch die Platinenprüfung aufruft, und ein Test stellt sicher, dass beide über jede Kombination auf dieser Seite übereinstimmen.