Công cụ tính điện trở đường mạch PCB là gì?
Công cụ này giúp ước tính điện trở một chiều (DC) của một đường mạch đồng trên bo mạch in (PCB). Việc nắm được điện trở đường mạch cho phép kỹ sư dự đoán mức sụt áp, tổn hao công suất và độ nóng lên trên các đường dẫn nguồn cũng như tín hiệu, từ đó quyết định xem đường mạch có cần mở rộng hơn hay dùng lớp đồng dày hơn không.
Cách sử dụng
Nhập chiều dài đường mạch theo milimét (mm), độ rộng đường mạch theo mil, trọng lượng đồng theo ounce (oz) — phổ biến là 0,5; 1 hoặc 2 oz — và nhiệt độ làm việc theo độ C. Công cụ sẽ trả về điện trở tính bằng ohm và miliohm.
Giải thích công thức
Điện trở tuân theo công thức kinh điển \(R = \rho L / A\), trong đó diện tích mặt cắt ngang \(A\) bằng độ rộng \(\times\) độ dày. Điện trở suất của đồng \(\rho\) được lấy bằng \(1{,}724 \times 10^{-8}\ \Omega\cdot\text{m}\). Trọng lượng đồng được quy đổi sang độ dày theo tỷ lệ 1 oz \(\approx\) 1,378 mil, và 1 mil = 0,0254 mm. Một hệ số nhiệt độ \((1 + \alpha(T-25))\) với \(\alpha = 0{,}00393\ /^\circ\text{C}\) dùng để điều chỉnh điện trở lệch khỏi mốc tham chiếu 25°C.
$$\begin{gathered} R = \frac{\rho \, L}{A}\left[1 + \alpha\left(\text{Temp} - 25\right)\right] \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} \rho &= 1.724\times10^{-8}\ \Omega\!\cdot\!\text{m},\quad \alpha = 0.00393 \\ L &= \text{Length (mm)}\times 10^{-3} \\ A &= \left(\text{Width (mil)}\times 0.0254\times10^{-3}\right)\cdot\left(\text{Weight (oz)}\times 1.378\times 0.0254\times10^{-3}\right) \end{aligned} \right. \end{gathered}$$
Ví dụ minh họa
Với một đường mạch dài 100 mm, rộng 10 mil, đồng 1 oz ở 25 °C: độ dày = 1,378 mil = 0,0350 mm, độ rộng = 0,254 mm, diện tích = \(0{,}0350 \times 0{,}254\ \text{mm}^2\).
$$R = \frac{1{,}724\times10^{-8} \times 0{,}1}{A_{\text{m}^2}} \approx 0{,}000194\ \Omega$$tức khoảng 194 mΩ.
Câu hỏi thường gặp
Kết quả có tính đến phần nhiệt độ tăng thêm do chính đường mạch sinh ra không? Không. Công cụ chỉ tính điện trở ở nhiệt độ môi trường mà bạn nhập vào; hiện tượng tự nóng lên do dòng điện không được mô phỏng.
Vì sao độ rộng dùng mil còn chiều dài lại dùng mm? Trong các phần mềm thiết kế PCB, độ rộng đường mạch thường được quy ước theo mil, trong khi kích thước bo mạch lại hay tính bằng milimét. Bạn có thể dùng bất kỳ đơn vị nào, miễn là nhất quán.
Đây là điện trở AC hay DC? Đây là điện trở một chiều (DC). Ở tần số cao, hiệu ứng bề mặt (skin effect) sẽ làm tăng điện trở hiệu dụng.
