PCB Design2026년 2월 1일6분 읽기
PCB 트레이스 너비 및 전류 용량: IPC-2221 대 IPC-2152
주어진 전류에 대한 PCB 트레이스 폭을 계산하는 방법IPC-2221 및 IPC-2152 표준을 비교하고, 온도 상승에 대해 설명하고, 외부 레이어와 내부 레이어 차이를 다룹니다.
IPC-2221 vs IPC-2152: 어떤 것을 사용해야 할까요?
IPC-2221 (1998) 은 레거시 표준입니다.1954년의 측정치를 기준으로 한 이 표준은 보수적이며 간단한 실험 공식을 사용합니다.“매스블록_0"
여기서 외부 트레이스의 경우*k* = 0.048, 내부 트레이스의 경우 0.024, *ΔT*는 온도 상승 (°C), *A*는 mil² 단면적입니다.
IPC-2152 (2009) 가 현재 표준입니다.이 표준은 최신 측정치를 기반으로 하며 덜 보수적입니다. 동일한 온도 상승에 대해 IPC-2221 보다 좁은 트레이스 또는 더 높은 전류를 사용할 수 있습니다.10°C 상승이 있는 10A 외부 트레이스의 경우 IPC-2152 트레이스는 IPC-2221 트레이스보다 약 30~ 40% 더 좁은 트레이스를 허용합니다. 새 설계에는 IPC-2152 제품을 사용하십시오. 고객이 이름으로 요구하는 경우에만 IPC-2221 를 사용하십시오.온도 상승 예산
추적 온도는 주변 온도와 상승의 합계입니다.
“매스블록_1"
FR4의 경우 유리 전이 온도 (Tg) 는 일반적으로 130~170°C입니다. Tg 이하로 20°C 이상 유지해야 합니다. 70°C 주변 환경 (고온 인클로저 내부) 에서 최대 추적 온도는 ~110°C이므로 상승 버팀목이 40°C에 불과합니다.
일반적인 설계 목표:
- 가전제품: 10°C 상승
- 산업용: 20~30°C 상승
- 파워 일렉트로닉스: 30~40°C 상승
외부 레이어와 내부 레이어
내부 트레이스는 열을 공기로 분산시킬 수 없기 때문에 더 뜨거워집니다. PCB 라미네이트를 통해서만 가능합니다 (열 전도체 불량, 구리의 경우 ~0.3W/m·K vs ~150W/m·K).내부는 0.024이고 외부는 0.048인 IPC-2221 *k* 계수는 이를 직접적으로 반영합니다.동일한 전류 및 온도 상승에 대해 내부 트레이스의 단면적은 약 2배의 단면적이 필요합니다.
구리 무게 및 단면적
| 구리 무게 | 두께 | 1mm 너비의 트레이스 면적 |
|---|---|---|
| ½ 온스 | 17.5 마이크로미터 (0.7밀) | 밀 폭당 0.7밀리² |
| 1온스 | 35마이크로미터 (1.4밀) | 밀리미터 폭당 1.4밀² |
| 2온스 | 70마이크로미터 (2.8밀) | 밀 폭당 2.8밀² |
| 3온스 | 105마이크로미터 (4.2밀) | 밀리미터 폭당 4.2밀² |
저항 및 전압 강하
열 제한이 충족되더라도 전압 강하를 확인하십시오.
“매스블록_2"
20°C에서 구리 저항률*ρ = 1.72×10ω·m, 온도 계수 *α* = 0.00393/°C.
3A를 포함하는 100mm, 너비 1mm, 1온스 트레이스의 경우:
- R = 0.049Ω
- V_드롭 = 0.15V
- P_Loss = 0.44W
실용 팁
- 라우팅 트레이스 대신 파워 레일에 구리를 부으십시오.1oz에 10mm 구리를 부어 넣으면 상승률이 5°C 미만인 상태에서 20A 이상을 배출할 수 있습니다.
- 핫 트레이스 하에서의 써멀 비아는 열 확산을 개선합니다.0.5—1mm 피치로 배열하세요.
- 첫 번째 프로토타입에서 IR 카메라로 확인하세요.계산된 값은 이상적인 조건을 전제로 합니다. 실제 보드는 인접한 부품과 공기 흐름으로 인해 더 차갑거나 뜨거울 때가 많습니다.