PCB-Leiterbahnbreite Rechner
Berechnen Sie die optimale PCB-Leiterbahnbreite für Ihre Stromanforderungen nach IPC-2221 Standards. Erhalten Sie Widerstands- und Spannungsabfall-Schätzungen.
Rechner
Current (I)
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│▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓▓│ ← Copper Trace
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←─── Length ───→
Cross-section:
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←── Width ──→So verwenden Sie diesen Rechner
Dieser PCB-Leiterbahnbreiten-Rechner verwendet den IPC-2221-Standard, um die minimale Leiterbahnbreite für Ihr Design basierend auf Strom, Temperaturerhöhung und Kupferdicke zu bestimmen.
- Lagentyp wählen — Wählen Sie zwischen Außenlagen (oben/unten) oder Innenlagen
- Strom eingeben — Der maximale Strom, den die Leiterbahn führen wird, in Ampere
- Temperaturerhöhung festlegen — Wie stark sich die Leiterbahn über Umgebung erwärmen darf (typisch 10-20°C)
- Kupfergewicht wählen — Standard ist 1 oz/ft² (35µm), 2 oz für Hochstrom verwenden
- Leiterbahnlänge eingeben — Für Spannungsabfall- und Widerstandsberechnungen
- Klicken Sie auf "Berechnen", um die erforderliche Leiterbahnbreite und elektrischen Eigenschaften zu sehen
IPC-2221 Standard
Der IPC-2221 ist der allgemeine Standard für Leiterplattendesign. Er bietet Formeln und Diagramme zur Bestimmung von Leiterbahnbreiten basierend auf der Stromtragfähigkeit.
Schlüsselfaktoren
- Strom (I) — Höherer Strom erfordert breitere Leiterbahnen
- Temperaturerhöhung (ΔT) — Mehr Erwärmung erlaubt schmalere Leiterbahnen
- Kupferdicke — Dickeres Kupfer kann mehr Strom bei gleicher Breite führen
- Lagenposition — Innenlagen benötigen breitere Leiterbahnen wegen reduzierter Wärmeabfuhr
Wichtiger Hinweis
IPC-2221 liefert konservative Schätzungen. Für kritische Designs sollten Sie zusätzliche Faktoren wie Umgebungstemperatur, nahe Wärmequellen und Luftstrom berücksichtigen. Fügen Sie Ihren Berechnungen immer einen Sicherheitspuffer hinzu.
PCB-Leiterbahn-Design-Tipps
Kupfergewicht-Auswahl
| Kupfergewicht | Dicke | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| 0,5 oz/ft² | 17,5 µm | Feinraster-Bauteile, HF-Schaltungen |
| 1 oz/ft² | 35 µm | Standard-PCBs, die meisten Anwendungen |
| 2 oz/ft² | 70 µm | Leistungselektronik, Hochstrom |
| 3-4 oz/ft² | 105-140 µm | Schwere Leistung, Automotive |
Richtlinien für Temperaturerhöhung
- 10°C — Konservativ, gut für geschlossene Designs oder hohe Umgebungstemperaturen
- 20°C — Standard für die meisten Anwendungen mit ausreichender Belüftung
- 30°C — Akzeptabel für gut gekühlte Designs mit guter Luftzirkulation
- 40°C+ — Nur für kurze Leiterbahnen mit aktiver Kühlung
Hochstrom-Design-Strategien
- Kupferflächen — Verwenden Sie Kupferfüllungen statt Leiterbahnen für die Stromversorgung
- Parallele Leiterbahnen — Mehrere parallele Leiterbahnen teilen sich den Strom
- Dickeres Kupfer — 2 oz Kupfer kann 40% mehr Strom führen
- Thermische Vias — Helfen bei der Wärmeabfuhr zu anderen Lagen
Praktische Beispiele
Beispiel 1: USB-Stromversorgung (5V, 500mA)
Design eines USB-Geräts mit 500mA Stromversorgung.
Parameter: I = 0,5A, ΔT = 10°C, 1 oz Kupfer, Außenlage
Ergebnis: Leiterbahnbreite ≈ 0,25mm (10 mils)
Empfehlung: Mindestens 0,3mm (12 mils) für Sicherheitsmarge verwenden
Beispiel 2: Motortreiber (12V, 3A)
Stromleiterbahnen für eine DC-Motortreiberschaltung.
Parameter: I = 3A, ΔT = 20°C, 1 oz Kupfer, Außenlage
Ergebnis: Leiterbahnbreite ≈ 1,0mm (40 mils)
Empfehlung: 2 oz Kupfer in Betracht ziehen, um Breite auf 0,7mm zu reduzieren
Beispiel 3: LED-Treiber (24V, 5A)
Hochstrom-Leiterbahnen für einen LED-Beleuchtungstreiber.
Parameter: I = 5A, ΔT = 20°C, 2 oz Kupfer, Außenlage
Ergebnis: Leiterbahnbreite ≈ 1,2mm (47 mils)
Empfehlung: Kupferfläche für Hauptstromschienen verwenden
Häufig gestellte Fragen
Warum sind Innenleiterbahnen breiter als Außenleiterbahnen?
Innenlagen sind zwischen anderen PCB-Lagen eingebettet, was ihre Fähigkeit einschränkt, Wärme durch Konvektion und Strahlung abzugeben. Außenlagen können durch Luftkontakt effektiver kühlen, sodass sie für denselben Strom schmaler sein können.
Welche Temperaturerhöhung sollte ich verwenden?
Eine Erhöhung von 10°C ist konservativ und für die meisten Anwendungen geeignet. Verwenden Sie 20°C für gut belüftete Designs. Höhere Werte (30-40°C) sind nur für kurze Leiterbahnen mit gutem Wärmemanagement geeignet. Berücksichtigen Sie, dass Ihre maximale Umgebungstemperatur plus Erhöhung die Bauteilspezifikationen nicht überschreiten sollte.
Kann ich dünnere Leiterbahnen für Signalleitungen verwenden?
Ja. Signalleiterbahnen, die Milliampere führen, können viel dünner sein als Stromleiterbahnen. Die Haupteinschränkungen für Signale sind Fertigungsmöglichkeiten (typischerweise 4-6 mil Minimum) und Impedanzanforderungen für Hochgeschwindigkeitssignale, nicht die Stromtragfähigkeit.
Wie beeinflussen Vias die Stromtragfähigkeit?
Ein einzelnes Via hat eine begrenzte Stromtragfähigkeit (typischerweise 0,5-1A je nach Größe). Für Hochstrompfade verwenden Sie mehrere Vias parallel. Eine gängige Regel ist ein Via pro Ampere Strom, aber prüfen Sie die Via-Dimensionierungsberechnungen für Ihr spezifisches Design.
Sollte ich für lange Leiterbahnen einen Abzug machen?
Lange Leiterbahnen akkumulieren mehr Widerstand und Spannungsabfall, aber die IPC-Formel berücksichtigt bereits thermische Aspekte. Prüfen Sie die Spannungsabfallberechnung, um sicherzustellen, dass sie für Ihre Schaltung akzeptabel ist. Für empfindliche Analogschaltungen reduzieren breitere Leiterbahnen das Rauschen durch IR-Abfall.
Was ist mit AC- und Hochfrequenzströmen?
Die IPC-2221-Formeln sind primär für DC und niederfrequentes AC. Bei hohen Frequenzen konzentriert der Skin-Effekt den Strom an der Leiterbahnoberfläche und reduziert effektiv die leitende Fläche. Für HF und Hochgeschwindigkeits-Digital verwenden Sie stattdessen impedanzkontrollierte Leiterbahnberechnungen.
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