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  • 【PCB】线宽和电流关系

    前言

    在设计电路板时,会遇到大电流信号的走线,需要考虑布线宽度的选择,并有理论依据。

    信号宽度和所允许的温升有关系。

    布线可承载的电流实际上不仅取决于线宽,还取决于铜箔的纯度、截面积(线宽*线厚)。一般的,线厚度取决于pcb生产厂商的工艺,基本都是1盎司(35um厚)或2盎司(70um厚),例如深圳嘉立创。

    基本知识

    1、pcb敷铜厚度单位一般用盎司。1盎司=0.0014英寸=1.4mil=0.0356mm=35um

    其实,盎司是重量单位,之所以可以转化为毫米是因为pcb的敷铜厚度是盎司/平方英寸,把1盎司纯铜敷在1平方英寸pcb板上所形成的厚度。

    2、实际设计中,还会有过孔、焊盘影响走线所能承载的电流大小。

    三种方法

    1、公式计算法

       

    其中,系数K是一条曲线,PCB内层走线和外层走线K值差别很大(外层较容易散热)。因K近似一条直线,为简单起见,室温(25摄氏度)时取内层走线K=0.024,外层走线K=0.048,△T是温升(单位:K,在表示温度差时,△T K = △T ℃)A是导线截面积(单位:mil的平方)。

    例如:需要设计一个承载电流为5安培的线路,温升20摄氏度,敷铜厚度1盎司。则5=0.048*200.44*(1.4*width)0.725,则计算得出width=70.3mil=1.78mm。

    2、查表法

     

    例如:经过查表,温升20摄氏度,1盎司厚度,设计4.5安培导线,宽度为0.075inch=75mil=1.905mm,和上述公式计算结果近似。

    3、查宽度-电流坐标法

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     敷铜厚度:1盎司(35um)                                                          

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     敷铜厚度:2盎司(70um)  

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    敷铜厚度:3盎司(105um)

    例如,在1盎司敷铜厚度下,温升20度,导线宽度大概在1.5mm~2mm之间。和上述两种方法近似。

    Tips:

    1、在功率线路中,要考虑木桶效应。木桶最短板限制了线路的承受电流能力。例如,过孔的十字型连接方式,是否是完整的十字型,一般可以考虑直连接(焊接时散热太快,不好焊接)。

    2、经验公式也好,或者是严格的计算公式,要考虑留有余量,一般翻倍。

    3、发热问题,如果走线不加绿油,靠镀锡增加截面积,考虑是否会发热导致焊锡融化,同时,可考虑飞铜线等其他替代措施。

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