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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 A 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, valore forse eccessivo, ma utile 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 µΩ/m e la sua variazione con la temperatura è piuttosto grande. A titolo di esempio, una pista lunga 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 della 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). Linee guida ragionevoli 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. Trasferimento di toner
  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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