Les circuits imprimés sont des composants essentiels de presque tous les appareils. Des smartphones aux systèmes d'affichage électroniques, ils assurent le bon fonctionnement et l'efficacité des systèmes d'exploitation.
L'un des éléments les plus importants lors de la conception est la largeur des pistes. Elle est déterminante car elle permet de transporter le courant sans surchauffe. Une largeur inadaptée peut entraîner des erreurs dans la capacité de transport de courant.
Aujourd'hui, nous allons parler du calculateur de largeur de piste pour circuits imprimés, comprendre son fonctionnement et comment l'utiliser pour calculer la largeur de la piste.
Qu'est-ce qu'un calculateur de largeur de trace PCB ?
Un calculateur de largeur de piste pour circuits imprimés est un outil de conception indispensable qui permet de déterminer avec précision la largeur minimale des pistes en cuivre. Le cuivre est essentiel à la conduction du courant dans les circuits. Pour éviter toute surchauffe, une largeur de piste en cuivre appropriée est nécessaire au bon fonctionnement des circuits.
Le calculateur de largeur de piste pour circuits imprimés combine les normes IPC-2152 et fournit des informations détaillées sur la largeur totale. Ses avantages sont les suivants :
- Courant de sécurité
- Génération de chaleur réduite
- Chute de tension plus faible
- Fiabilité du circuit améliorée
- Durée de vie des circuits imprimés prolongée
- Meilleure efficacité électrique
- Conformité aux normes de l'industrie
Comment fonctionne un calculateur de largeur de piste de circuit imprimé ?
Le calculateur de largeur de piste pour circuits imprimés fonctionne de manière simple grâce aux calculs fournis. Voici cinq étapes essentielles pour bien comprendre son fonctionnement.
Étape 1 : Saisie actuelle requise
Quelle intensité de courant souhaitez-vous faire passer à travers le circuit imprimé ? Plus la demande en courant est élevée, plus la largeur de la piste de conduction sera importante. Des variations peuvent être apportées en fonction des besoins en courant.
Étape 2 : Sélectionner l'épaisseur du cuivre
L'épaisseur du cuivre, ainsi que la largeur de la piste, déterminent la capacité de transport de courant. Les mesures habituelles sont exprimées en onces par pied carré.
Ils peuvent être:
- 0.5 oz
- 1 oz
- 2 oz
- 3 oz
- 4 oz
Le cuivre épais transporte généralement plus de courant avec moins de pistes.
Étape 3 : Choisir les emplacements des traces
On trouve souvent deux emplacements pour leurs systèmes de dissipation de chaleur.
- Les couches internes se trouvent à l'intérieur et dissipent souvent moins de chaleur, ce qui peut entraîner une surchauffe.
- Les couches externes sont exposées, ce qui permet une meilleure dissipation de la chaleur.
Les décisions relatives à l'emplacement des traces sont essentielles pour choisir le bon emplacement.
Étape 4 : Réglage de l’élévation de température
Quelle est l'élévation de température acceptable pour vous ? Des exigences d'élévation plus faibles impliquent une largeur plus importante.
Généralement, cette hausse peut inclure :
- 10 ° C
- 20 ° C
- 30 ° C
Étape 5 : Calculer la largeur de la trace
Une fois tous les paramètres définis et lorsque vous êtes prêt à déterminer la largeur de la trace, la calculatrice vous aide dans le calcul.
Cependant, certaines calculatrices avancées prennent en compte des facteurs supplémentaires, tels que :
- aux rayures
- Chute de tension
- Perte de pouvoir
- La densité actuelle
- Performance thermique
Éléments clés du calcul de la largeur des pistes de circuits imprimés
La largeur des pistes dépend de plusieurs facteurs. Voici la liste des paramètres qui permettent de calculer la largeur des pistes d'un circuit imprimé.
Courant
L'intensité du courant est le facteur fondamental et le plus critique pour les entrées. Un courant plus élevé peut générer plus de chaleur et risquer de surchauffer l'ensemble du système.
Par exemple :
- Les traces de signal ne peuvent transporter que des milliampères.
- Les câbles d'alimentation peuvent transporter plusieurs ampères.
- Les cartes haute puissance peuvent transporter des dizaines, voire des centaines d'ampères.
Épaisseur de cuivre
L'épaisseur du cuivre a également un impact sur la capacité de courant.
Voici comment cela varie.
| Poids de cuivre | Épaisseur approximative |
| 0.5 oz | 17 micromètre |
| 1 oz | 35 micromètre |
| 2 oz | 70 micromètre |
| 3 oz | 105 micromètre |
| 4 oz | 140 micromètre |
Le cuivre épais transporte un courant plus important à largeur de piste égale. Autrement dit, on peut utiliser du cuivre très épais sur une piste étroite pour supporter le même courant.
Hausse de température
Étant donné que les pertes de chaleur augmentent la température, une légère hausse peut poser problème. Il convient de définir l'élévation de température acceptable pour vos applications. Par exemple :
- Une augmentation de température de 10°C est acceptable pour les composants électroniques sensibles.
- 20 °C pour les modèles à usage général
- 30°C pour les applications à haute puissance
Longueur du tracé
À mesure que la longueur de la piste augmente, la résistance augmente également, de même que la température. Cependant, les ingénieurs utilisent des calculateurs de largeur de piste pour mesurer le courant, mais il convient également de prendre en compte d'autres facteurs, tels que :
- Chute de tension
- Dissipation de puissance
- L'intégrité du signal
Couche PCB
Les couches internes et externes d'un circuit imprimé peuvent se comporter différemment. Les pistes internes dissipent moins bien la chaleur que les couches externes en raison des couches isolantes. Voici plus d'informations à ce sujet :
- Les pistes internes nécessitent généralement une plus grande largeur.
- Les traces externes peuvent souvent être plus étroites.
Erreurs courantes de conception de la largeur des pistes des circuits imprimés
Lors de la conception de la largeur des pistes d'un circuit imprimé, il est essentiel de prendre en compte tous les facteurs et de choisir la largeur appropriée en fonction des conditions. Voici une liste des erreurs courantes.
Négliger la hausse des températures
Il ne faut jamais négliger l'élévation de température. Les circuits électriques présentent une résistance qui génère de la chaleur. Si vous ignorez l'élévation de température admissible, la surchauffe du circuit peut endommager l'ensemble du circuit imprimé ou ses composants. Par conséquent, vous devez définir des élévations de température acceptables et dimensionner les pistes en fonction de leur capacité de courant sans surchauffe.
Utilisation d'une largeur de trace uniforme
Tous les circuits ne sont pas parcourus par le même courant. Des conditions différentes engendrent des situations différentes. Une largeur de piste uniforme peut convenir à un circuit, mais pas à un autre. Cela risque d'endommager d'autres composants du circuit. Il est donc indispensable de calculer la largeur de piste avant l'installation.
Oublier l'épaisseur du cuivre
Une épaisseur de cuivre importante permet de supporter un courant plus élevé qu'une faible épaisseur. Négliger l'épaisseur du cuivre peut entraîner un choix incorrect de la largeur des pistes et de graves problèmes.
Ignorer la chute de tension
Même si la capacité de transport de courant est bonne et que le courant arrive en toute sécurité, les longs câbles peuvent provoquer une chute de tension due à la résistance. Il ne faut donc pas négliger cette chute de tension.
Sous-estimation du courant de crête
De nombreux circuits subissent des pics de courant soudains. La largeur de vos pistes peut supporter les courants moyens, mais elle ne garantit pas une protection suffisante lors des pics de courant. Par conséquent, le circuit risque de surchauffer et d'endommager les autres composants. Mesurez les courants de crête avant de concevoir votre circuit imprimé.
Conclusion
La largeur des pistes d'un circuit imprimé est cruciale lors de sa conception. Les calculs permettent d'analyser les données et d'assurer une identification en temps réel. Il est important de choisir la largeur des pistes en fonction des exigences du circuit. Une largeur trop faible ou trop élevée peut engendrer des problèmes pour le bon fonctionnement du circuit imprimé.
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