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PCB 트레이스 온도 상승

IPC-2152 기술을 사용하여 부하 전류 하에서 PCB 구리 트레이스 온도 상승을 계산합니다.

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공식

ΔT = (I / (k × W^b))^(1/c) — IPC-2152

참고: 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)

작동 방식

PCB 구리 트레이스 온도 상승 계산은 전자 설계의 전력 무결성 및 열 관리의 중요한 측면입니다.IPC-2221 표준은 전류가 구리 트레이스를 통과할 때 구리 트레이스에서 발생하는 열의 양을 결정하는 포괄적인 방법을 제공합니다.기본 원리는 전류 밀도, 트레이스 단면적 및 열 손실 간의 관계를 기반으로 합니다.전도성 경로를 통해 전류가 흐르면 저항 가열이 발생하여 온도가 상승합니다.이러한 온도 상승은 트레이스 형상, 구리 무게, 주변 온도, 전류 크기 등 여러 요인에 따라 달라집니다.이 표준은 엔지니어가 열 성능을 예측 및 관리하는 데 도움이 되는 경험적 공식을 제공하여 안정적인 회로 작동을 보장하고 과도한 가열과 관련된 잠재적 장애 모드를 방지합니다.

계산 예제

2A의 전류를 전달하는 1mm 너비의 표준 FR-4 PCB에 1온스 구리 트레이스가 있다고 가정해 보겠습니다.IPC-2221 공식을 사용하여 먼저 단면적 (1온스 구리의 경우 두께 35μm) 을 계산합니다.온도 상승 계산에는 트레이스의 단면적과 재료 특성을 기반으로 전류 전달 용량을 결정하는 작업이 포함됩니다.이 시나리오의 경우 예상 온도 상승은 주변 온도보다 약 15-20°C 높아질 것입니다.엔지니어는 이러한 온도 상승이 특정 구성 요소 및 응용 분야에서 허용 가능한 한도 이내인지 확인하여 열 저하나 성능 저하의 위험이 없는지 확인합니다.

실용적인 팁

  • 계산에는 항상 최신 IPC-2221 표준 개정판을 사용하십시오.
  • 고전류 트레이스에 대한 추가 열 관리를 고려하세요
  • 열 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 수동 계산을 검증합니다.

흔한 실수

  • 열 계산에서 구리 무게 및 트레이스 폭 무시
  • 모든 PCB 소재에 걸쳐 선형 열 방출을 가정
  • 주변 온도 및 냉각 조건 무시

자주 묻는 질문

일반적으로 10-30°C의 온도 상승은 특정 PCB 재료 및 부품 요구 사항에 따라 안전한 것으로 간주됩니다.
트레이스가 넓을수록 저항이 낮아지고 온도 상승을 줄이면서 더 많은 전류를 전달할 수 있어 열 성능과 신뢰성이 향상됩니다.
아니요, 구리 무게는 계산에 큰 영향을 미칩니다.항상 특정 구리 중량 (oz/sq ft) 을 기준으로 공식을 조정하십시오.
주변 온도, 보드 재질, 트레이스 길이 및 기타 열 발생 부품과의 근접성은 모두 트레이스 온도에 영향을 미칩니다.
특히 전력이 중요한 회로의 경우 초기 설계 및 중요한 설계 수정 중에 계산을 수행합니다.

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