Cálculo para dimensionamento da largura de trilha (track width)
Essa ferramenta de cálculo de largura de trilha (track width) foi desenvolvida baseada nas fórmulas presentes na norma IPC-2221. O correto dimensionamento da largura de trilha em um circuito impresso garante que uma determinada corrente possa ser conduzida sem causar superaquecimento ou danos à placa.
Uma alta corrente requer trilhas mais largas ou uma maior espessura de cobre. Confira na ferramente a melhor opção para a sua aplicação.
Dados do circuito impresso
• Notas
- Cálculo da largura da triha
O cálculo da largura da triha é realizada da seguinte forma:
Primeiramente a área necessária da seção transversal do condutor é calculada por
$$A = (I/{k ΔT^{0.44}})^{1/{0.725}} $$
no qual, $I$ é a costante em ampéres, $A$ a sessão transversal em mils quadrados, $ΔT$ o aumento de temperatura em $°C$ e $k$ uma constante que depende da localização da triha.
- $k = 0.048$ para layers externas
- $k = 0.024$ para layers internas
A largura $L$ da triha, em mils, pode ser calculada com o conhecimento da espessura $E$ de cobre, em oz, utilizada. O cálculo é realizado por
$$ L =A/{1.378 E} $$
no qual a constante $1.378$ é utilizada para a conversão da unidade oz para mils.
Finalmente, a largura $L$ pode ser convertida para milímetro por
$$ L [mm] = L[mil] \, 0.0254 $$
- Cálculo da resistência do condutor
O cálculo da resistência é realizado levando em consideração a variação da temperatura do cobre. O valor da resistividade é modificado de acordo com uma aproximação linear. Para tal, deve-se considerar que temperatura $T$ não varia muito em torno do ponto escolhido $(25 °C)$. O cálculo da resistividade é dado por
$$ ρ = ρ_{0} [1 + α(T - T_{0})] $$
Para $T_{0} = 25 \, °C$ e considerando como cobre o material, temos que $ρ_0 = 1.68×10^{-5} \, [Ω / {mm}] $ e $ α = 3.86 × 10^{-3} \, [°C^{-1}] $. E dessa forma é possível realizar o cálculo da resistência por
$$ R = {ρ C}/{A} $$
no qual $C$ é o comprimento do condutor em mm e $R$ a resitência do condutor (triha) em Ômhs.
- Cálculo da queda de tensão e perdas
O cálculo do valor da queda de tensão $V$, em Volts, de um condutor pode ser realizado por meio da Lei de Ohm, dessa forma, a queda de tensão na triha é dada por
$$ V = R I $$
Já a perda em Watts, $P$, devido à resistência do condutor (Ôhmica), pode ser calculada por
$$P = R I^{2}$$