ابزارهای محاسبه IPC
محاسبه عرض ترک و فاصله (Clearance) بر اساس استانداردهای IPC
۱. کلاس محصول خود را انتخاب کنید
انتخاب کلاس IPC بر الزامات طراحی تأثیر میگذارد و مقادیر پیشنهادی در این ابزارها را بهروز میکند.
ابزار محاسبه عرض ترک (IPC-2221)
جریان فعلی: 1A
دمای فعلی: 10°C
حداقل عرض ترک مورد نیاز:
— mils
— mm
شبیهساز فاصله (Clearance)
ولتاژ فعلی: 50V
حداقل فاصله هوایی (Clearance) برای کلاس 2:
— mm
— mils
راهنما و مرجع استانداردهای IPC
این سند شامل فرمولها و جداول مرجع برای محاسبات عرض ترک (Trace Width) و فاصله (Clearance) است که در ابزارهای IPC استفاده میشوند. این اطلاعات از استاندارد IPC-2221B استخراج شدهاند.
فرمول محاسبه عرض ترک (IPC-2221)
این فرمول برای تعیین حداقل عرض ترک مورد نیاز بر اساس جریان، افزایش دما و ضخامت مس استفاده میشود.
فرمول اصلی:
W = (A / (T * 1.378))
که در آن:
W= عرض ترک (mils)A= مساحت مقطع عرضی (mils2) – که خود از فرمول زیر به دست میآید:A = (I / (K * ΔT^b))^(1/c)I= جریان (آمپر)ΔT= افزایش دما (°C)T= ضخامت مس (oz)
ثابتها (برای لایههای خارجی):
K = 0.048b = 0.44c = 0.725
جدول حداقل فاصله هوایی (Clearance) – IPC-2221B جدول 6-1
این جدول حداقل فواصل هوایی مورد نیاز بین هادیها را برای بردهای بدون پوشش در سطح دریا، بر اساس ولتاژ بین هادیها و کلاس IPC، مشخص میکند.
کلاس 1 و 2 (محصولات الکترونیکی عمومی و خدمات اختصاصی):
| ولتاژ بین هادیها (ولت) | حداقل کلیرنس (میلیمتر) | معادل (میل) |
|---|---|---|
| V ≤ 15V | 0.05 | 1.97 |
| 15V < V ≤ 30V | 0.05 | 1.97 |
| 30V < V ≤ 50V | 0.1 | 3.94 |
| 50V < V ≤ 100V | 0.1 | 3.94 |
| 100V < V ≤ 150V | 0.2 | 7.87 |
| 150V < V ≤ 300V | 0.4 | 15.75 |
| V > 300V | 0.4 + (V – 300) * 0.00305 | (محاسبه شده) |
کلاس 3 (الکترونیک با قابلیت اطمینان بالا):
| ولتاژ بین هادیها (ولت) | حداقل کلیرنس (میلیمتر) | معادل (میل) |
|---|---|---|
| V ≤ 15V | 0.05 | 1.97 |
| 15V < V ≤ 30V | 0.1 | 3.94 |
| 30V < V ≤ 50V | 0.13 | 5.12 |
| 50V < V ≤ 100V | 0.25 | 9.84 |
| 100V < V ≤ 150V | 0.4 | 15.75 |
| 150V < V ≤ 300V | 0.8 | 31.5 |
| V > 300V | 0.8 + (V – 300) * 0.00305 | (محاسبه شده) |
توضیح عبارت “بدون پوشش در سطح دریا” در IPC-2221B
عبارت “بدون پوشش در سطح دریا” در جدول IPC-2221B (جداول مربوط به حداقل فواصل هوایی) به دو مفهوم کلیدی اشاره دارد:
۱. بدون پوشش (Uncoated)
این به این معناست که بردهای مدار چاپی (PCB) یا هادیهای مورد نظر، دارای هیچ گونه پوشش محافظی (مانند پوشش محافظ Conformal Coating یا Solder Mask) بر روی سطح خود نیستند.
پوششهای محافظ میتوانند به افزایش مقاومت دیالکتریک و در نتیجه کاهش نیاز به فاصله هوایی بیشتر کمک کنند.
بنابراین، “بدون پوشش” بدترین حالت را برای تعیین حداقل فاصله نشان میدهد تا حداکثر ایمنی تضمین شود.
۲. در سطح دریا (at Sea Level)
مقاومت دیالکتریک هوا (قابلیت عایق بودن هوا) تحت تأثیر فشار و تراکم هوا قرار میگیرد.
در ارتفاعات بالاتر، فشار و تراکم هوا کاهش مییابد و در نتیجه مقاومت دیالکتریک آن نیز کمتر میشود. به عبارت دیگر، در ارتفاعات بالا، هوا راحتتر یونیزه شده و بین دو هادی تخلیه الکتریکی (جرقه) اتفاق میافتد.
بنابراین، برای جلوگیری از این مشکل، در ارتفاعات بالاتر به فواصل هوایی بیشتری نیاز است. “در سطح دریا” بدترین حالت را از نظر تراکم و فشار هوا (که بالاترین مقاومت دیالکتریک هوا را فراهم میکند) برای تعیین حداقل فاصله هوایی در نظر میگیرد. اگر برد شما در ارتفاعات بالاتر کار میکند، باید این نکته را در نظر بگیرید و فواصل را افزایش دهید.
خلاصه
“بدون پوشش در سطح دریا” به معنی این است که این حداقل فواصل هوایی برای بردهای بدون هرگونه پوشش محافظ و در شرایط جوی استاندارد در سطح دریا (که هوا دارای بیشترین خاصیت عایق بودن است) محاسبه شدهاند. این شرایط سختگیرانهترین حالت را برای تعیین فواصل ایمن ارائه میدهند.
اگر شرایط عملیاتی شما متفاوت باشد (مثلاً برد دارای پوشش باشد یا در ارتفاعات بالا کار کند)، ممکن است بتوانید فواصل کمتری را استفاده کنید یا برعکس، نیاز به فواصل بیشتری داشته باشید. اما جدول حداقل فاصله، همواره شرایط “بدون پوشش در سطح دریا” را به عنوان نقطه مرجع برای اطمینان از ایمنی در نظر میگیرد.
