Simplificate 2.0

Si algo parece muy complicado, es que esta mal explicado.

Cálculo de ancho de pista en una PCB.

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Esquema de una placa PCB

Hoy hemos vuelto a hacer practicas en el instituto con el “magnifico programa” OrCAD, ( para mi gusto es una autentica basura de programa, recomiendo Eagle), la practica era un circuito con varios integrados y una vez que teníamos el diseño en el Capture creamos el NetList (un fichero donde se especifica en formato de texto los componentes y con que otros componentes se unen sus patillas ) y lo importamos en el OrCAD Layout ( que es el programa donde realizamos el diseño de la PCB propiamente ) donde tenemos que definir las pistas y el tamaño de las mismas, pero… yo no se que tamaño debe tener una pista de PCB, así que he estado investigando un poco por Internet y esto es lo que he encontrado ( puedes descargar un PDF con información aquí calculos ancho pista ).

  • Lo primero que se es que todo lo que se refiere a diseños electrónicos viene dado en medidas imperiales inglesas, nada de sistema internacional de unidades ni nada de eso, todo en pulgadas y onzas, lo que hasta donde mi mente me deja llegar veo como una estupidez, para algo se hizo el sistema internacional de unidades máxime cuando un famoso satélite artificial que se mando a Marte y se estrello por que al ser una cooperación internacional parte del software usaba metros y la otra pies.
  • Las pistas de circuitos tienen una altura ya definida y “estándar” , todas múltiplos de la unidad Onzas por pie cuadrado, que es como decir que tiene una altura de 35 Micras, así que:
    • 1 Onza/Pie² es igual a 35 Micras de espesor.
    • 2 Oz/Pie² pues 70 Micras de espesor.
    • 3 Oz/Pie pues 105 Micras de espesor.
  • Para calcular el ancho necesario debemos pensar que temperatura sobre la temperatura ambiente estamos dispuestos a permitir en la pista.

No es lo mismo permitir que la pista este a 20 ºC sobre la temperatura ambiente o 40ºC, dependerá de la utilidad del circuito que estemos diseñando y ademas cuanta más potencia disipada en forma de calor más consumirá nuestro circuito así que normalmente se aplica un coeficiente térmico de 10ºC sobre la temperatura ambiente.

  • Aunque raramente lo vamos a hacer hay que tener en cuenta que las pistas que no quedan en la capa superior o la trasera de una PCB tienen una peor capacidad de disipación de calor y por lo tanto los cálculos varían para ellas, lo veremos en el ejemplo.

La formula a utilizar para calcular el ancho de la pista es la siguiente:

Ancho = Área / ( Alto * 1,378)

  • Donde el área viene definida por esta otra formula:

Área = [I / (k1 * ∆T^k2)]^1/k3

Recordad que son medidas imperiales, por lo tanto el Ancho es en milésimas de pulgada y el Área en milésimas de pulgada al cuadrado.

I = Amperios, máxima corriente que va a soportar nuestra pista.

ΔT = Diferencia de temperatura que vamos a permitir ene el aire y la pista.

K1, K2 y K3 = Son constantes para el calculo y tiene distintos valores dependiendo si la pista que calculamos es interna o externa, una pista es interna cuando se encuentra entre dos laminas de aislante, por ejemplo en PCB con más de dos caras, aunque este tipo de PCB solo se pueden hacer en fabricas y bajo pedido, raramente lo vamos a ver.

Pista externa: Es la que se encuentra en alguna de las caras visibles de la PCB, como puede ser el anverso o el reverso, en este caso las constantes valen:

K1 = 0,0647

K2 = 0,4281

K3 = 0,6732

Pista interna: Es la que no podemos ver y se encuentra entre las dos caras de la PCB, estas pistas no podemos hacerlas nosotros en casa pero es bueno que se sepa.

K1 = 0,0150

K2 = 0,5453

K3 = 0,7349


Formula resultante después de sustituir en la primera usando la segunda formula:

Ancho = [ I /(K1 * ∆T ^k2 )] ^1/k3 ] / ( Alto * 1,378)

Si tomamos que siempre vamos a hacer los cálculos en pistas externas podemos aclarar la formula como:

Ancho = [ I /(0,0647 * ∆T ^0,4281 )] ^1,485442662 ] / ( Alto * 1,378)

Ejemplo resuelto para mayor claridad:

Si tenemos una pista de una fuente de alimentación que estamos diseñando y el regulador de salida nos da una corriente de 3 Amperios como máximo vamos a calcular el ancho de la pista sabiendo que el grosor es de 1 Onza / Pie² y queremos que la pista mantenga una temperatura constante sobre la temperatura ambiente de no más de 15º C.

El enunciado nos ha dado todos los datos que necesitamos para el calculo, tenemos:

La diferencia de temperatura con el ambiente ΔT = 15 ªC

La intensidad máxima que va a circular por la pista I = 3 Amperios.

El grosor en Onzas / Pie² de la PCB = 1.

Si aplicamos la ultima formula tenemos:

Ancho = [ 3/(0,0647 * 15 ^0,4281 )] ^1,485442662 ] / ( 1 * 1,378) ≈ 38,71 Milésimas.


Written by cuningan

19 octubre, 2010 a 22:32

3 comentarios

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  1. Una pregunta el resultado que obtuviste a que grosor de pista representa en el proteus?, gracias.

    ANDRES

    2 diciembre, 2013 at 20:52

  2. Oye como realizaste esos calculos, que los intento y nunca me da el mismo resultado..

    ramon

    8 junio, 2013 at 0:01

    • No me acuerdo pero se que la máxima subida de temperatura que calcule era de 10°

      cuningan

      8 junio, 2013 at 21:43


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