Calculadora de corriente para vías de PCB
Basada en IPC-2221: calcula cuánta corriente puede conducir un orificio metalizado, su resistencia y caída de voltaje, o calcula en sentido inverso el tamaño del orificio y la cantidad de vías en paralelo que necesita tu red de alimentación.
| Orificio (mm) | Orificio (mil) | Área (mm²) | Imáx. / vía (A) | Resistencia (mΩ) | Vías para I |
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Capacidad de corriente: I = k · ΔT0.44 · A0.725 (IPC-2221), con A en mil²; k = 0.048 para conductores externos y 0.024 para los internos. Una vía está rodeada de FR-4 y disipa mal el calor, por lo que el coeficiente interno (k = 0.024) es el valor predeterminado más seguro.
Resistencia: R = ρ·L / A, donde ρ₂₀ = 1.72×10⁻⁸ Ω·m, con un coeficiente de temperatura de 0.00393/°C, y L es la longitud de la vía (≈ el grosor de la placa en un orificio pasante). La caída de voltaje y la pérdida de potencia se calculan usando I / N por vía.
Conversiones de unidades: 1 mil = 0.0254 mm = 25.4 µm · 1 oz/ft² = 35 µm de cobre de superficie (el metalizado del barril se especifica por separado) · Δ°F = Δ°C × 9/5 · °F = °C × 9/5 + 32.
Notas: ① La clase 2 de IPC-6012 requiere un metalizado promedio del barril de ≥ 20 µm (≥ 25 µm para la clase 3); en orificios con alta relación de aspecto, el metalizado es más delgado en el centro del barril. Confirma con tu fabricante el mínimo final. ② Las vías en paralelo no comparten la corriente de manera perfecta: esta herramienta aplica una reducción de 0.75 por reparto cada vez que N > 1, por lo que la capacidad total = Ivía × N × 0.75. ③ Las relaciones de aspecto superiores a 8:1 (grosor de la placa / diámetro del orificio) dificultan un metalizado uniforme. ④ IPC-2221 es deliberadamente conservadora; IPC-2152 o una simulación térmica ofrecen mayor precisión en diseños de alta corriente. ⑤ Los resultados no consideran vías rellenas o taponadas, alivios térmicos ni efectos de la máscara antisoldante. Son solo una referencia para el diseño; valida los resultados mediante mediciones antes de la producción.
Preguntas frecuentes
¿Qué norma y fórmula usa esta calculadora?
IPC-2221. Una vía estándar es un cilindro hueco de cobre, por lo que su sección conductora es la pared anular del barril: A = π · t · (D + t), donde D es el diámetro final del orificio y t es el grosor del metalizado del barril. La fórmula de corriente es I = k · ΔT^0.44 · A^0.725, con A en mil², k = 0.048 para conductores externos y 0.024 para los internos, y ΔT como el aumento de temperatura permitido. La calculadora también muestra la resistencia, la caída de voltaje y la pérdida de potencia, y puede calcular en sentido inverso el diámetro mínimo del orificio para una corriente objetivo.
¿Por qué el modelo térmico interno es el predeterminado?
Porque una vía está rodeada de FR-4, no de aire. FR-4 es un aislante térmico, por lo que el calor generado en el barril solo puede propagarse hacia el laminado y los planos de cobre adyacentes; no puede disiparse por convección al entorno como lo hace una pista en la superficie. Por lo tanto, el coeficiente interno k = 0.024 es la opción conservadora; el valor externo k = 0.048 casi duplicaría la capacidad calculada. Cambia a Externo solo cuando la vía esté realmente expuesta al flujo de aire o conectada a un plano grande de disipación térmica.
¿Qué importa más: el diámetro del orificio o el grosor del metalizado?
Por lo general, el grosor del metalizado. El área de la sección transversal es A = π · t · (D + t), y la pared del barril es muy delgada: un orificio de 0.3 mm con un metalizado de 25 µm tiene apenas 0.0255 mm² de cobre, mucho menos que una pista superficial de 0.3 mm de ancho y 1 oz. Duplicar el grosor del metalizado casi duplica el área; agrandar el orificio aporta mucho menos por unidad de área de la tarjeta. IPC-6012 Clase 2 exige un promedio de 20 µm de cobre en el barril (25 µm para Clase 3), y en los orificios con una relación de aspecto alta el cobre es más delgado en el centro del barril. Confirma siempre con tu fabricante el mínimo final.
¿Cómo se calcula la resistencia de una vía y afecta el grosor de la tarjeta?
R = ρ·L/A, donde ρ es la resistividad del cobre (1.72×10⁻⁸ Ω·m a 20 °C, corregida según la temperatura de operación), L es la longitud de la vía —aproximadamente el grosor de la tarjeta en un orificio pasante— y A es el área de la sección transversal del metalizado. Una vía típica de 0.3 mm con un metalizado de 25 µm en una tarjeta de 1.6 mm tiene una resistencia de aproximadamente 1.08 mΩ. El grosor de la tarjeta no cambia la capacidad de corriente, que depende de la sección transversal, pero sí aumenta la resistencia, la caída de voltaje y la pérdida de potencia. También aumenta la relación de aspecto: por encima de 8:1, es difícil metalizar uniformemente el barril.
¿Cuántas vías en paralelo necesito para una red de alta corriente?
No te limites a dividir entre la capacidad nominal de una sola vía. Las tolerancias de fabricación y la asimetría del diseño hacen que la corriente no se distribuya por igual, así que esta calculadora aplica una reducción del 0.75 por distribución de corriente cuando se usa más de una vía: capacidad total = corriente por vía × N × 0.75. Por ejemplo, una vía de 0.3 mm / 25 µm con una capacidad nominal de aproximadamente 0.95 A para un aumento de temperatura de 10 °C necesita 8 vías para conducir 5 A con un margen de +10%. Distribuye el arreglo uniformemente a lo largo de la ruta de corriente en lugar de agrupar las vías, y asegúrate de que las pistas que alimentan cada vía tengan suficiente anchura.
¿Qué aumento de temperatura y margen de seguridad debo usar?
Se recomienda usar 10 °C con un margen de +10% como valor predeterminado. Un aumento de 5 °C es más conservador para gabinetes sellados, temperaturas ambiente elevadas y tarjetas de alta confiabilidad; 20–30 °C solo es aceptable para cargas intermitentes. El margen aumenta la corriente de diseño antes de que la calculadora determine el diámetro mínimo del orificio o la cantidad de vías, así que el resultado ya lo incluye. Para una carga máxima continua en un gabinete caliente, elige +20%.
¿La calculadora contempla vías rellenas, microvías e IPC-2152?
No; modela un orificio pasante metalizado estándar y hueco. Las vías rellenas de cobre o tapadas con material conductivo tienen una sección transversal efectiva mayor y pueden conducir más corriente; las microvías láser son ciegas y mucho más cortas, así que ingresa el grosor de la capa dieléctrica como longitud de la vía en lugar del grosor total de la tarjeta. IPC-2221 es un modelo empírico más antiguo y deliberadamente conservador; IPC-2152 y la simulación térmica concuerdan mejor con las mediciones en apilamientos modernos. Considera el resultado como un límite inferior seguro y valida las rutas de alta corriente aplicando corriente a un cupón de prueba o mediante imágenes térmicas. LEADHUI puede fabricar cupones con tu apilamiento de producción.