Strombelastbarkeit

Stromführende Leiterbahnen überdimensionieren kann jeder. Dazu muß man nur breite und dicke Kupferbahnen verlegen und die IPC-2221 oder IPC-2152 Charts für eine hohe Temperaturerwartung anwenden (s. White Paper Nr.2), (Blog). Die Kunst ist vielmehr auf dem kostbarem Platz gerade die richtige Menge Kupfer zu verbrauchen. Man wird bei den Kosten der Leiterplattenherstellung und bei den Kosten bei Baugruppenfertigung, also beim Löten profitieren. Mehr Hintergrund und Referenzen zu diesem Thema s. Dokumente oder zur DIN IEC 326 bzw. IPC 2152

Strom erzeugt Wärme ...
Den elektrischen Widerstand und die Wärmeleistung einer Leiterbahn kann man sich leicht ausrechnen. Mit diesem Wert kann man aber nichts anfangen, weil man nicht weiß wie sich die Wärmeleistung in Temperatur umrechnet. Das hängt nämlich von der Wärmeumverteilung in der Leiterplatte und der Kühlung der Leiterplatte durch Wärmeabgabe ab: die Temperatur ist die zahlenmäßige Repräsentation für das Energiegleichgewicht zwischen Heizung und Kühlung.

... aber wie warm wird es?
Das liefert die 3-D Simulation mit TRM. Die nachfolgenden Bilder zeigen, daß schon die einfachste Leiterbahn je nach Lagenaufbau bei gleicher Stromstärke unterschiedliche Temperaturen annehmen kann. Die alte IPC-2221 benutzt eine 2-lagige Platte mit Kupferkaschierung auf Bottom, in der neuen IPC-2154 ist sie nur 1-lagig.

TRM IPC-2221

Links oben: eine Leiterbahn auf einlagiger Leiterplatte, links unten: um die Leiterbahn herum ist auf Top mit Kupfer geflutet. Rechts oben: eine Leiterbahn mit Kupferkaschierung auf Bottom, rechts unten: auf Top geflutet.

Jeder Aufbau hat bei gleichem Strom seine eigene Temperatur. TRM kann auch zeitabhängige Ströme einlesen und berechnen. Und berückichtigt natürlich den Lagenaufbau und die Leiterbilder der Lagen.