PCB

PCB 트레이스 저항 계산기

폭, 길이, 두께 및 온도로부터 PCB 구리 트레이스 DC 저항을 계산합니다.시트 저항과 온도 계수를 포함합니다.

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공식

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

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

ρ(T)— 온도 T에서의 저항률 (Ω·m)

L— 트레이스 길이 (m)

W— 트레이스 너비 (m)

Tc— 구리 두께 (m)

작동 방식

PCB 트레이스 저항 계산기는 전력 무결성 분석, 전압 강하 예산 책정 및 열 관리에 필수적인 구리 트레이스의 DC 및 온도 보정 저항을 계산합니다.전력 전자 및 아날로그 엔지니어는 이 방법을 사용하여 대부분의 IC 데이터시트에서 요구하는 대로 전압 강하가 공급 레일의 1~ 2% 미만으로 유지되도록 합니다.

IPC-2221B 부록 A에 따르면 트레이스 저항은 R = rho x L/ (W x T) 를 따릅니다. 여기서 rho는 구리 저항률 (25C에서 1.724e-8ohm-m), L은 길이, W는 너비, T는 두께입니다.온도 계수 알파 = 0.00393/C (ASTM B193당) 는 100°C 상승할 때마다 저항이 39.3% 증가한다는 것을 의미합니다.25°C에서 50옴용으로 설계된 트레이스는 75°C에서 70옴으로 측정되며, 이는 정밀 전류 감지에 매우 중요합니다.

구리 두께는 제조에 따라 달라집니다. 1온스 구리는 에칭 후 명목상 35um이 30-32um이 되어 계산에 비해 저항이 10-15% 증가합니다.IPC-6012D 클래스 2에 따르면 최소 구리 두께는 공칭 두께의 80% 이므로 설계 마진이 이를 고려해야 합니다.표면 거칠기 (IPC-4562 기준 Rz = 2-5um) 는 피부 효과로 인해 고주파에서 유효 저항을 3-8% 더 증가시킵니다.

배전 네트워크 (PDN) 의 경우 트레이스 저항으로 인해 DC 강하가 발생하지만 ~1MHz 이상에서는 인덕턴스가 우세합니다.1mm 폭의 100mm 트레이스에는 약 100nH 인덕턴스가 있습니다. 10MHz에서는 리액턴스가 6.3옴 (50옴 DC 저항) 인 반면 디커플링 커패시터를 IC 가까이에 배치해야 하는 이유를 설명합니다.

계산 예제

문제: 500mA를 전달하는 3.3V 전력 레일에 대해 25C 및 75C에서 길이 50mm, 너비 0.5mm, 구리 트레이스 1온스의 저항을 계산하십시오.

IPC-2221B 기준 솔루션: 1.구리 파라미터: 로 = 1.724e-8 옴-m, T = 35um (1oz), 알파 = 0.00393/C 2.25C에서의 R: R = 1.724e-8 x 0.050/ (0.0005 x 35e-6) = 8.62e-10/1.75e-8 = 49.3옴 3.75C에서의 R: R (75) = R (25) x [1 + 0.00393 x (75-25)] = 49.3 x 1.197 = 59.0 옴 4.500mA에서의 전압 강하: V = 0.5 x 0.059 = 29.5mV (3.3V의 0.9%) 5.전력 손실: P = 0.5^2 x 0.059 = 14.8mW

확인: 0.9% 감소는 일반적인 2% 예산 이내입니다.1A 전류의 경우 감소는 59mV (1.8%) 로 두 배로 증가하지만 여전히 괜찮습니다.2A의 경우 하락 = 118mV (3.6%) — 예산을 초과하거나 더 넓은 트레이스 또는 2oz의 구리가 필요합니다.

실용적인 팁

✓전력 트레이스에 2oz 구리를 사용하여 저항을 절반으로 줄이십시오. IPC-2221B 기준으로 비용 증가는 10-15% 에 불과하므로 신뢰성이 크게 향상됩니다.
✓중요 전력 트레이스에 저항 측정 테스트 포인트 (켈빈 감지 패드) 를 추가하여 IPC-9252 테스트 방법에 따른 생산 검증이 가능합니다.
✓정밀 아날로그의 경우: IPC-4562 기준에 따라 에칭 변동과 표면 거칠기를 고려하여 계산에서 구리 저항률을 15% 낮추십시오.

흔한 실수

✗1온스 구리에 공칭 35um 사용 — 실제 에칭 후 두께는 IPC-6012D 당 30-32um이므로 저항이 10-15% 증가합니다.보수적인 계산을 위해서는 32um을 사용하십시오.
✗온도 계수 무시 — 50C 작동 온도 상승은 저항을 20% 증가시켜 IC 공급 허용 오차 (일반적으로 +/ -5%) 를 위반할 수 있는 예상치 못한 전압 강하를 초래합니다.
✗고주파 전류에 대한 DC 저항 계산 — 스킨 효과는 전류를 표면층으로 제한하여 (스킨 깊이 = 10MHz 기준 21um), Pozar당 10MHz 이상의 저항을 효과적으로 두 배로 늘립니다.

자주 묻는 질문

트레이스 폭은 저항에 어떤 영향을 미칩니까?

저항은 너비에 반비례합니다. 너비를 두 배로 늘리면 저항이 절반으로 줄어듭니다.IPC-2221B 기준 1mm 너비의 1온스 구리 트레이스는 49옴/100mm이고, 너비 2mm에서는 24.5옴/100mm입니다.고전류 경로 (1A 초과) 의 경우 전압 강하를 50mV/100mm 미만으로 유지하려면 최소 1mm 너비를 사용하는 것이 좋습니다.

트레이스 저항으로 인해 상당한 전압 강하가 발생할 수 있습니까?

예. 너비 1mm (구리 1온스) 에서 100mm 트레이스는 1A에서 49mV로 떨어집니다.허용 오차가 +/ -5% (165mV) 인 3.3V 전원 공급 장치의 경우 이 단일 트레이스는 허용 오차 예산의 30% 를 소비합니다.IPC-2152 PDN 가이드라인에 따른 예산 범위 내에서 멀티앰프 서플라이 (5A+) 를 유지하려면 2-3mm 트레이스 또는 2oz의 구리가 필요합니다.

구리 타입은 트레이스 저항에 영향을 미칩니까?

예. 전착 (ED) 구리는 IPC-4562 규격의 입자 구조로 인해 압연 어닐링 (RA) 구리보다 저항률이 5-10% 더 높습니다.ED 구리: 약 1.8e-8 옴-m, RA 구리: 약 1.72e-8 옴-m.대부분의 PCB 팹은 ED 구리를 사용합니다. 정밀 전류 감지 애플리케이션에는 RA를 지정하십시오.

PCB 트레이스 저항 계산은 얼마나 정확합니까?

이론적 계산은 표준 형상의 경우 +/ -5% 정확합니다.실제 변동은 (1) IPC-6012D 기준 구리 두께 변화, (2) 에칭으로 인한 폭 변화 (+/ -10%), (3) 표면 거칠기, (4) 온도 불확실성 때문에 +/ -15% 증가합니다.생산 시에는 대표적인 샘플의 실제 저항을 측정하십시오.

표준 PCB 트레이스의 최대 전류는 얼마입니까?

IPC-2152 기준: 1온스 외부 구리, 10C 상승, 1mm 너비는 약 2A, 2mm 너비는 약 3.5A를 운반합니다.20C 상승의 경우: 1.4배를 곱하십시오.냉각 감소로 인해 내부 트레이스의 전달 속도가 40-50% 더 적습니다.표준 2oz 구리의 최대 실제 전류: 5mm 이상 트레이스에서 10-15A (적절한 열 관리 포함).

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