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Thermal

Hausse de température de PCB Trace

Calculez l'augmentation de température des traces de cuivre des PCB sous courant de charge à l'aide de l'IPC-2152

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Formule

ΔT = (I / (k × W^b))^(1/c) — IPC-2152

Référence: IPC-2152 Table 5-1 (external layers)

ΔTTemperature rise above ambient (°C)
ITrace current (A)
kIPC-2221 constant (external: 0.048)
bIPC-2221 exponent (0.44)
cIPC-2221 cross-section exponent (0.725)

Comment ça marche

Le calcul de l'élévation de température des traces de cuivre des PCB est un aspect essentiel de l'intégrité de l'alimentation et de la gestion thermique dans la conception électronique. La norme IPC-2221 fournit une méthodologie complète pour déterminer la quantité de chaleur générée dans une trace de cuivre lorsque le courant électrique la traverse. Le principe fondamental repose sur la relation entre la densité de courant, la surface de la section transversale des traces et la dissipation thermique. Lorsque le courant circule dans un chemin conducteur, un chauffage résistif se produit, ce qui entraîne une augmentation de la température. Cette augmentation de température dépend de plusieurs facteurs, notamment la géométrie des traces, le poids du cuivre, la température ambiante et l'amplitude du courant. La norme fournit des formules empiriques qui aident les ingénieurs à prévoir et à gérer les performances thermiques, à garantir un fonctionnement fiable des circuits et à prévenir les modes de défaillance potentiels liés à un échauffement excessif.

Exemple Résolu

Imaginons une trace de cuivre de 1 oz sur un circuit imprimé FR-4 standard de 1 mm de largeur transportant 2 A de courant. À l'aide de la formule IPC-2221, calculez d'abord la section transversale (35 μm d'épaisseur pour 1 oz de cuivre). Le calcul de l'élévation de température implique la détermination de la capacité de charge actuelle en fonction de la section transversale de la trace et des propriétés du matériau. Dans ce scénario, l'augmentation de température attendue serait d'environ 15 à 20 °C au-dessus de la température ambiante. Les ingénieurs vérifieront que cette augmentation de température reste dans des limites acceptables pour le composant et l'application spécifiques, en évitant tout risque de dégradation thermique ou de compromission des performances.

Conseils Pratiques

  • Utilisez toujours la version la plus récente de la norme IPC-2221 pour les calculs
  • Envisagez une gestion thermique supplémentaire pour les traces de courant élevé
  • Utiliser un logiciel de simulation thermique pour valider les calculs manuels

Erreurs Fréquentes

  • Ignorer le poids du cuivre et la largeur de trace dans les calculs thermiques
  • En supposant une dissipation thermique linéaire sur tous les matériaux PCB
  • Négliger la température ambiante et les conditions de refroidissement

Foire Aux Questions

En règle générale, une augmentation de température de 10 à 30 °C est considérée comme sûre, en fonction des exigences spécifiques du matériau PCB et des composants.
Les pistes plus larges ont une résistance plus faible et peuvent transporter plus de courant avec moins d'élévation de température, améliorant ainsi les performances thermiques et la fiabilité.
Non, le poids du cuivre influe de manière significative sur le calcul. Ajustez toujours les formules en fonction du poids spécifique du cuivre (oz/pied carré).
La température ambiante, le matériau du panneau, la longueur des traces et la proximité d'autres composants générateurs de chaleur ont tous un impact sur la température des traces.
Effectuez des calculs lors de la conception initiale et lors de toute modification de conception importante, en particulier pour les circuits critiques en alimentation.

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