Calculadora de corrente em vias de PCB
Baseada na IPC-2221 — calcule quanta corrente um furo metalizado pode conduzir, sua resistência e queda de tensão, ou determine ao contrário o tamanho do furo e o número de vias paralelas necessários para sua rede de alimentação.
| Furo (mm) | Furo (mil) | Área (mm²) | Imáx. / via (A) | Resistência (mΩ) | Vias para I |
|---|
Capacidade de corrente: I = k · ΔT0.44 · A0.725 (IPC-2221), com A em mil², k = 0.048 para condutores externos e 0.024 para os internos. Uma via é envolta em FR-4 e dissipa mal o calor, portanto o coeficiente interno (k = 0.024) é a opção padrão mais segura.
Resistência: R = ρ·L / A, onde ρ₂₀ = 1.72×10⁻⁸ Ω·m, com coeficiente de temperatura de 0.00393/°C, e L é o comprimento da via (≈ espessura da placa para um furo passante). A queda de tensão e a perda de potência usam I / N por via.
Conversões de unidades: 1 mil = 0.0254 mm = 25.4 µm · 1 oz/ft² = 35 µm de superfície de cobre (a metalização do barril é especificada separadamente) · Δ°F = Δ°C × 9/5 · °F = °C × 9/5 + 32.
Observações: ① A IPC-6012 Classe 2 exige ≥ 20 µm de metalização média do barril (≥ 25 µm para a Classe 3); furos com alta relação de aspecto têm uma camada mais fina no centro do barril — confirme com seu fabricante o mínimo após o acabamento. ② As vias paralelas não compartilham a corrente perfeitamente: esta ferramenta aplica uma redução de 0.75 na divisão da corrente sempre que N > 1, portanto a capacidade total = Ivia × N × 0.75. ③ Relações de aspecto acima de 8:1 (espessura da placa / diâmetro do furo) dificultam a metalização uniforme. ④ A IPC-2221 é deliberadamente conservadora; a IPC-2152 ou uma simulação térmica é mais precisa para projetos de alta corrente. ⑤ Os resultados não consideram vias preenchidas / tampadas, alívio térmico nem efeitos da máscara de solda — servem apenas como referência de projeto; valide por medição antes da produção.
Perguntas frequentes
Qual padrão e fórmula esta calculadora usa?
IPC-2221. Uma via padrão é um cilindro oco de cobre, portanto sua seção transversal condutora é a parede anular do barril: A = π · t · (D + t), onde D é o diâmetro do furo acabado e t é a espessura da metalização do barril. A fórmula da corrente é I = k · ΔT^0.44 · A^0.725, com A em mil², k = 0.048 para condutores externos e 0.024 para os internos, e ΔT como o aumento de temperatura permitido. A calculadora também informa a resistência, a queda de tensão e a perda de potência, e pode calcular ao contrário o diâmetro mínimo do furo para uma corrente desejada.
Por que o modelo térmico interno é o padrão?
Porque uma via é cercada por FR-4, não por ar. O FR-4 é um isolante térmico, então o calor gerado no barril só pode se dissipar pelo laminado e pelos planos de cobre adjacentes; ele não pode se dissipar por convecção para o ambiente como acontece com uma trilha na superfície. Portanto, o coeficiente interno k = 0.024 é a escolha conservadora — o valor externo k = 0.048 aproximadamente dobraria a capacidade prevista. Mude para Externo somente quando a via estiver realmente exposta ao fluxo de ar ou conectada a um plano de cobre grande que funcione como dissipador de calor.
O que importa mais: o diâmetro do furo ou a espessura do revestimento?
Geralmente, a espessura do revestimento. A seção transversal é A = π · t · (D + t), e a parede do barril é muito fina — um furo de 0.3 mm com revestimento de 25 µm tem apenas 0.0255 mm² de cobre, muito menos do que uma trilha de superfície de 0.3 mm de largura e 1 oz. Dobrar a espessura do revestimento quase dobra a área; aumentar o furo contribui bem menos por unidade de área da placa. A norma IPC-6012 Classe 2 exige uma média de 20 µm de cobre no barril (25 µm para Classe 3), e furos com alta razão de aspecto têm uma camada mais fina no centro do barril — sempre confirme com seu fabricante o mínimo após o acabamento.
Como a resistência da via é calculada, e a espessura da placa faz diferença?
R = ρ·L/A, em que ρ é a resistividade do cobre (1.72×10⁻⁸ Ω·m a 20 °C, corrigida para a temperatura de operação), L é o comprimento da via — aproximadamente a espessura da placa para um furo passante — e A é a seção transversal revestida. Uma via típica de 0.3 mm com revestimento de 25 µm em uma placa de 1.6 mm tem resistência de cerca de 1.08 mΩ. A espessura da placa não altera a capacidade de corrente, que depende da seção transversal, mas aumenta a resistência, a queda de tensão e a perda de potência. Também aumenta a razão de aspecto: acima de 8:1, é difícil revestir o barril uniformemente.
De quantas vias paralelas preciso para uma rede de alta corrente?
Não basta dividir pela capacidade nominal de uma única via. As tolerâncias de fabricação e a assimetria do layout fazem com que a corrente não seja compartilhada igualmente, por isso esta calculadora aplica uma redução de 0.75 para o compartilhamento sempre que há mais de uma via: capacidade total = corrente por via × N × 0.75. Por exemplo, uma via de 0.3 mm / 25 µm, com capacidade nominal de cerca de 0.95 A para uma elevação de temperatura de 10 °C, requer 8 vias para conduzir 5 A com uma margem de +10%. Distribua o conjunto uniformemente ao longo do caminho da corrente, em vez de agrupar as vias, e mantenha largas o suficiente as trilhas que alimentam cada via.
Que elevação de temperatura e margem de segurança devo usar?
A configuração padrão recomendada é 10 °C com margem de +10%. Uma elevação de 5 °C é mais conservadora para caixas fechadas, temperaturas ambientes elevadas e placas de alta confiabilidade; 20–30 °C só é aceitável para cargas intermitentes. A margem aumenta a corrente de projeto antes que a calculadora determine o furo mínimo ou o número de vias, portanto o resultado já a inclui. Para carga máxima contínua em uma caixa quente, escolha +20%.
A calculadora contempla vias preenchidas, microvias e a norma IPC-2152?
Não — ela modela uma via passante padrão, oca e revestida. Vias preenchidas com cobre ou com plugue condutivo têm uma seção transversal efetiva maior e conduzem mais corrente; microvias a laser são cegas e muito mais curtas, então informe a espessura da camada dielétrica como o comprimento da via, em vez da espessura total da placa. A IPC-2221 é um modelo empírico mais antigo e deliberadamente conservador; a IPC-2152 e as simulações térmicas correspondem melhor às medições em empilhamentos modernos. Considere o resultado um limite inferior seguro e valide caminhos de alta corrente aplicando corrente a um cupom de teste ou usando imagens térmicas. A LEADHUI pode fabricar cupons com o empilhamento de produção da sua placa.