Ich werde versuchen, diese Frage anhand meiner eigenen Forschung zu beantworten.

Viele der Online-Rechner für Leiterbahnbreite vs. Strom stammen aus einem Dokument, das anscheinend vor Jahren veröffentlicht wurde. Einige Quellen sagen, dass es in den 1950er Jahren war, aber ich konnte das erste Datum, an dem es veröffentlicht wurde, nicht finden. (Fairerweise habe ich auch nicht so genau hingesehen). Der IPC-2221 ist der generische Standard für das Design von Leiterplatten.

Ich habe hier eine Kopie von IPC-2221 gefunden [link]

Es gibt eine modernere Version dieses Dokuments (ich habe das Datum nicht), und es ist die IPC-2152, die seitdem einige der älteren Informationen der Vergangenheit aktualisiert hat. Wenn das Originaldokument in den 1950er Jahren veröffentlicht wurde, dann hat das PCB-Design einen langen Weg zurückgelegt, wie z. B. die Verwendung von Ebenen und Multilayer-Leiterplatten.

Die PCB Toolkit-Software verwendet (standardmäßig) IPC-2152 mit sogenannten Modifikatoren. Ich werde bald mehr darauf eingehen. Eine andere Website ( http://www.smps.us/ ) bietet ebenfalls einen Rechner für die Spurbreite im Vergleich zum Strom und verwendet den IPC-2152 als Basislink , und der Hauptteil enthält einige Erläuterungen zu den Unterschieden zwischen dem alten und dem neuen.

Bis vor kurzem waren Diagramme, die aus Experimenten abgeleitet wurden, die vor mehr als einem halben Jahrhundert durchgeführt wurden, die Hauptquelle für die Berechnung der Leiterbahnbreite von Leiterplatten (PCB) für den Temperaturanstieg.

Es geht weiter sagen..

Wesentlich aufwendiger ist die neue Norm IPC-2152, die auf neuesten Studien basiert. Es bietet mehr als 100 verschiedene Zahlen und lässt Sie viele zusätzliche Faktoren berücksichtigen, wie z. B. Dicke von Leiterplatte und Leitern, Abstand zu einer Kupferebene usw.

Der Rest der Seite enthält einen Taschenrechner und einige Gleichungen und wie und warum der Autor bestimmte Dinge getan hat, aber eines sagt er

Wenn Sie eine mehrschichtige Leiterplatte mit einer Kupferebene in der Nähe Ihres Leiters haben, ist das tatsächliche ∆T wesentlich niedriger. Bei Platten mit einer Dicke von weniger als 70 mil ohne Ebene können die Temperaturen jedoch höher sein. Daher kann die IPC, die Abb.5-2 als konservativ bezeichnet, irreführend sein. Wie dem auch sei, um die Bedingungen einer bestimmten Anwendung widerzuspiegeln, kann man einen Korrekturfaktor (Modifikationsfaktor) als Verhältnis zwischen dem geschätzten tatsächlichen und dem generischen ∆T einführen.

Ich denke, das sind die Modifikatoren, die wir mit PCB Toolkit sehen. Wenn ich dieselben Werte für PCB Toolkit und diesen Online-Rechner einsetze, erhalte ich dasselbe Ergebnis**

** Die interne Spurbreite entspricht der überarbeiteten Breite des Online-Kalkulators.

Dieses Dokument ging auch willkürlich davon aus, dass Innenleiter nur die Hälfte des Stroms der Außenleiter führen könnten. In Wirklichkeit können Innenschichten, wie in der neuen Norm erwähnt, tatsächlich kühler laufen, da das Dielektrikum eine 10-mal bessere Wärmeleitfähigkeit als Luft hat.

Ich fand das interessant und laut Wikipedia

Thermal conductivity, through-plane 0.29 W/m·K,[1] 0.343 W/m·K[2]
Thermal conductivity, in-plane  0.81 W/m·K,[1] 1.059 W/m·K[2]

und The Engineering Toolbox bei etwa 20°C beträgt die Wärmeleitfähigkeit von Luft 0,0257 W/m·K

Wenn Sie also ein Flugzeug haben, verteilt das Dielektrikum diese Wärme, sodass Ihre Leiterbahn tatsächlich mehr Strom verarbeiten kann als bisher angenommen.

TL;DR IPC-2152 ist der neue Standard für Leiterbahnbreite vs. Strom und beinhaltet eine Wärmeableitung mit einer Ebene, sodass Leiterbahnen mit mehr Strom verarbeitet werden können, als bisher angenommen.

PCB Toolkit (Programm) und http://www.smps.us/pcb-calculator.html verwenden diesen neuen Standard. Wenn Sie also mehr Spuren mit einem höheren Nennstrom einpressen müssen oder wenn Sie versuchen, eine Zielimpedanz zu erreichen und eine höhere Last handhaben zu können, kann Ihnen der IPC-2152 helfen . Wenn Sie jedoch größer werden können, gehen Sie größer, weil es besser ist, konservativ zu sein, aber wenn Sie mehr drücken und als "sicher" gelten müssen, dann denke ich, dass dies der richtige Weg ist.

Ich habe bereits Leiterbahnrechner für Leiterplatten verwendet, war aber mit den Ergebnissen nicht zufrieden. Der Hauptgrund ist die Tatsache, dass die Forschung ziemlich alt war, und zweitens abstrahieren Sie diese Rechner von den Forschungsbedingungen wie - was war der Sicherheitsfaktor, der zum Zeitpunkt der Forschung berücksichtigt wurde, wie war der Betriebszustand, wie war die PCB-Qualität usw. Abgesehen davon, sobald Sie eine vollständig hergestellte Leiterplatte erhalten, werden ihre Spezifikationen völlig von einem theoretischen Wert abweichen. Beispielsweise hängt die genaue Leiterdicke von allen Prozessen ab, die von der Fertigungsfirma durchgeführt werden. Daher wird es schwierig/ineffizient, ein theoretisches Ergebnis in einem realen Szenario zu verwenden.

Zurück zu den Grundlagen, die Ampere-Handhabungskapazität hängt mit der grundlegenden Physik zusammen. Jede Spur hat einen endlichen Widerstand. Wenn Sie einen Strom unter einem Potentialabfall hindurchführen, entsteht eine Verlustleistung P = V*I in der Strecke. Wenn der Schmelzpunkt der Leiterbahn erreicht ist, wird Ihre Leiterplatte beschädigt. Das ist es.

Ich würde einen praktischen Ansatz vorschlagen, anstatt in einen theoretischen zu gehen. Die Idee ist, eine Leiterplatte mit Leiterbahnen unterschiedlicher Dicke herzustellen, die parallel zueinander angeordnet sind. Erhalten Sie diese Platine auch in verschiedenen Kupferstärken (35 Mikrometer, 70 Mikrometer usw.). Verwenden Sie dies als Referenztafel für dieses bestimmte Fabrikationshaus (nur um auf der paranoiden Seite zu sein). Wann immer Sie die Stromkapazität einer Leiterbahnbreite ermitteln möchten, legen Sie das Signal einfach an eine Leiterbahn an, von der Sie glauben, dass sie bei diesem Strom nicht schmilzt. Lassen Sie es eine Weile dort bleiben, bis die Spur eine stabile Temperatur erreicht. Versuchen Sie, die Temperatur mit der Hand zu fühlen (oder messen Sie sie mit einem berührungslosen Thermometer oder was auch immer Sie verwenden können).

Stellen Sie sicher, dass Sie die Tests für den schlechtesten Zustand durchführen, in den Ihre Leiterplatte geraten kann. Nachdem Sie die Temperatur erhalten haben, können Sie ganz einfach die Spurbreite bestimmen.