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La dimensione delle piste

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Quando si realizzano  circuiti stampati per alte correnti e/o alte tensioni è necessario usare maggiori larghezze delle piste e maggiori distanze di isolamento rispetto al minimo tecnicamente possibile. Non sempre è facile scegliere la misure corrette: spesso testi differenti riportano misure differenti. Inoltre alcune condizioni ambientali (temperatura, umidità) o legislativi introducono variabili di cui occorre tener conto.

Per quanto riguarda la massima corrente il parametro fondamentale da considerare è legato al riscaldamento delle piste causato dal passaggio della corrente. Usando basette ordinarie (cioè con uno spessore di rame pari a 35 micron) il seguente grafico permette di scegliere la larghezza adeguata in funzione della temperatura raggiunta dalla pista stessa; per ottenere la temperatura superficiale occorre sommare a quella indicata sul grafico la temperatura dell'ambiente in cui il circuito stampato è posto. 

Si noti che la corrente indicata è quella media efficace (RMS) e non quella di picco che spesso è molto superiore.

Sovratemperatura vs corrente

Per esempio si consideri una pista in cui devono passare 10 Arms limitando il surriscaldamento a 10°C. In questo caso la larghezza minimo è di circa 9 mm. Nella stessa pista possono passare circa 20 A causando un surriscaldamento di 30°C (valore alto ma perfettamente accettabile). Oppure posso usare una pista di 2.5 mm se non ho particolari problemi di temperatura massima. Molti testi riportano grafici con sovratemperature fino a 100°C, valori secondo me eccessivi ma utili per comprendere che i valori indicati possono essere, anche di molto, superati.

Infine, per correnti più alte di quelle indicate (grossi alimentatori, azionamenti di grande potenza) è preferibile ricorrere ad accorgimenti diversi dal semplice allargamento delle piste:

A volte il problema non è tanto la temperatura raggiunta quanto la resistenza della pista (e quindi la caduta di tensione). Per calcolare tale resistenza può essere adottata la classica legge:

R = ro * l / A

La resistività del rame a 25°C è di circa 0.018 micro ohm su metro e la sua variazione con la temperatura è piuttosto grande. A titolo di esempio, una pista con di 10 cm (l = 0.1 m), dalla larghezza di 1 mm e lo spessore di 35 micron (A = 35 10-9 m2) ha una resistenza di circa 0,05 ohm.

La scelta delle distanze di isolamento (clerance se misurata "in aria", creepage se misurata seguendo il contorno della superficie isolante) è molto più delicata a causa delle grande variabilità delle normative e delle condizioni al contorno da considerare(umidità, pressione atmosferica, possibilità di contaminazioni superficiali, tipo di supporto isolante, presenza o meno di lacca protettiva). Le linee guida che io cerco di seguire sono riassunte nella seguente tabella

Tensione di picco (AC + DC) Distanza minima
fino a 30 V 0,25 mm
fino a 350 V (= 250 Vac) 1,5 mm
fino a 1000 V 10 mm

Occorre però fare alcune precisazioni:

Realizzare circuiti stampati - Indice

  1. Cosa è un circuito stampato
  2. Il trasferimento diretto
  3. La fotoincisione
  4. Il bromografo
  5. Press-n-Peel
  6. La dimensione delle piste
  7. L'incisione chimica dei PCB
  8. Le lavorazioni meccaniche
  9. La saldatura
  10. Gli errori più comuni
  11. Note sulla sicurezza

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