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Calculateur de résistance à la trace des PCB

Calculez la résistance en courant continu des traces de cuivre des PCB à partir de la largeur, de la longueur, de l'épaisseur et de la température. Inclut la résistance superficielle et le coefficient de température.

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Formule

R = \rho(T) \cdot \frac{L}{W \cdot T_c}

Référence: IPC-2221B; copper ρ₂₀ = 1.72×10⁻⁸ Ω·m, α = 3.93×10⁻³ /°C

ρ(T)— Resistivity at temperature T (Ω·m)
L— Trace length (m)
W— Trace width (m)
Tc— Copper thickness (m)

Comment ça marche

Le calcul de la résistance à la trace des PCB est un aspect essentiel de la conception électronique, car il implique de comprendre comment la conductivité électrique change en fonction des propriétés des matériaux et de la température. La résistance d'une trace conductrice dépend de quatre facteurs principaux : la résistivité (ρ), la longueur (L), la largeur (W) et l'épaisseur (T) de la trace. Le cuivre, le conducteur le plus courant des PCB, a une résistivité de base de 1,724e-8 Ω·m à 25 °C. À mesure que la température augmente, le réseau atomique du matériau devient plus énergétique, ce qui entraîne une diffusion accrue des électrons et, par conséquent, une résistance accrue. Le coefficient de température (α) quantifie cette variation de résistance, qui pour le cuivre est d'environ 0,00393/°C. Les ingénieurs doivent tenir compte de ces facteurs pour garantir une alimentation précise, minimiser les chutes de tension et empêcher une éventuelle dégradation des performances liée à la chaleur dans les circuits à courant élevé ou de précision.

Exemple Résolu

Envisagez une trace de cuivre de 50 mm de long et 0,5 mm de large avec une épaisseur de 35 µm sur un circuit imprimé FR4 standard. En utilisant ρ (cuivre) = 1,724e-8 Ω·m et α = 0,00393/°C, calculez la résistance de trace à 75 °C. Calculez d'abord la résistance de base à 25 °C : R = (1,724e-8 · 0,050)/(0,0005 · 0,000035) = 0,0246 Ω. Appliquez ensuite la correction de température : R (75°C) = 0,0246 · [1 + 0,00393 · (75-25)] = 0,0318 Ω. Cela montre à quel point des variations de température, même minimes, peuvent avoir un impact sur la résistance aux traces.

Conseils Pratiques

  • ✓Utilisez des pistes plus larges pour les trajets à courant élevé afin de minimiser la résistance
  • ✓Tenez compte des effets de la température dans les circuits d'alimentation critiques ou de signaux de précision
  • ✓Validez les calculs de résistance aux traces avec des outils de simulation

Erreurs Fréquentes

  • ✗Négliger les variations de largeur et d'épaisseur des traces lors de l'estimation de la résistance
  • ✗En supposant une résistivité constante à toutes les températures sans facteur de correction
  • ✗Oublier les limites de densité de courant dans les traces étroites ou fines

Foire Aux Questions

Les traces plus larges ont une résistance moindre en raison de l'augmentation de la section transversale. La largeur de trace est inversement proportionnelle à la résistance.
Oui, en particulier dans les circuits à courant élevé ou les longs trajets. Même de petites résistances peuvent provoquer des chutes de tension significatives.
Les différentes qualités de cuivre ont une résistivité légèrement variable. Le cuivre électrolytique et le cuivre électrodéposé présentent de légères différences de résistance.
Les calculs typiques sont précis à ± 10 %, en fonction des tolérances de fabrication et des variations des matériaux.
La capacité actuelle dépend de la largeur de la trace, de l'épaisseur et de l'élévation de température. La norme IPC-2221 fournit des directives complètes sur le transport de courant.

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