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基板トレース幅カリキュレータ (IPC-2221/IPC-2152)

IPC-2221およびIPC-2152規格に従って、特定の電流、銅の重量、および温度上昇の最小PCBトレース幅を計算します。抵抗と電圧降下を含みます。

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公式

A = \left(\frac{I}{k \cdot \Delta T^b}\right)^{1/c}

参考: IPC-2221B Section 6.2; IPC-2152

ACross-sectional area (mil²) (mil²)
ICurrent (A)
ΔTTemperature rise above ambient (°C)
k,b,cIPC-2221 empirical coefficients

仕組み

PCBトレース幅電流計算機は、過度の温度上昇を引き起こすことなく安全に電流を流すための適切な導体幅を決定するための重要なツールです。IPC-2221規格に基づくこの計算は、プリント回路基板のトレースの基本的な熱的制約に対応します。この式では、電流 (I)、温度上昇 (ΔT)、銅の厚さ、熱伝導率 (k) などの主要なパラメータが考慮されています。数学的関係により、PCB導体の非線形の放熱特性が考慮されます。熱放散特性は、トレース形状、材料特性、環境条件によって異なります。エンジニアは、抵抗を最小限に抑え、電圧降下を防ぎ、熱による損傷や性能低下のリスクなしに導体が予想される電流負荷に対応できるようにするために、トレース幅のバランスを取る必要があります。

計算例

それでは、最大温度上昇が10°Cの2オンスの銅PCBトレースのトレース幅を計算してみましょう。k = 0.048、銅の厚さを0.0035インチと仮定すると、W = [2/(0.048・10^0.44)] ^ (1/0.725)/(0.0035・1.378) ≈0.141インチ (3.58 mm)。この結果は、与えられた電流と熱の制約に対して約3.6 mmのトレース幅が適切であり、安全で信頼性の高い導体設計が可能であることを示しています。

実践的なヒント

  • より正確な電流計算を行うには、常にIPC-2152を使用してください
  • トレースのサイズを決定する際は、実際の基板レイアウトと熱管理を考慮してください
  • 重要な電源と接地接続には幅の広いトレースを使用してください

よくある間違い

  • 温度上昇による電流容量への影響を軽視
  • 多層PCBの単層トレース幅計算の使用
  • 隣接する配線と基板レイアウトの熱影響を無視

よくある質問

IPC-2221は、熱性能と導体形状に基づくトレース幅と電流容量に関するガイドラインを含む、一般的なPCB設計標準を提供します。
銅が厚いほど、断面積が大きくなり、放熱性が向上し、トレース幅の計算に直接影響するため、電流の流れが大きくなります。
温度上昇は潜在的な熱応力を示し、PCBの導体抵抗、シグナルインテグリティ、および長期信頼性に影響を与える可能性があります。
カリキュレータは一般的なガイドラインを提供しますが、特定のPCB設計では、より詳細な熱分析と専門的なエンジニアリング評価が必要になる場合があります。
この規格は控えめな推定値であり、複雑な多層基板、高度な冷却技術、または特殊な製造プロセスを考慮していない場合があります。

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