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              PCB設計大電流路徑設置

              time : 2022-05-10 10:58       作者:凡億pcb

              通常的PCB設計電流都不會超過10A,甚至5A。尤其是在家用、消費級電子中,通常PCB上持續的工作電流不會超過2A。但是最近要給公司的產品設計動力走線,持續電流能達到80A左右,考慮瞬時電流以及為整個系統留下余量,動力走線的持續電流應該能夠承受100A以上。那么問題就來了,怎么樣的PCB才能承受住100A的電流?
              要弄清楚PCB的過流能力,我們首先從PCB結構下手。以雙層PCB為例,這種電路板通常是三層式結構:銅皮、板材、銅皮。銅皮也就是PCB中電流、信號要通過的路徑。根據中學物理知識可以知道一個物體的電阻與材料、橫截面積、長度有關。由于我們的電流是在銅皮上走,所以電阻率是固定的。橫截面積可以看作銅皮的厚度,也就是PCB加工選項中的銅厚。通常銅厚以OZ來表示,1OZ的銅厚換算過來就是35um,2OZ是70um,依此類推。那么可以很輕易地得出結論:在PCB上要通過大電流時,布線就要又短又粗,同時PCB的銅厚越厚越好。
              實際在工程上,對于PCB布線的長度沒有一個嚴格的標準。工程上通常會用:銅厚/溫升/線徑這三個指標來衡量PCB板的載流能力。
              從表中可以大約知道1Oz銅厚的電路板,在10°溫升時,100mil(2.5mm)寬度的導線能夠通過4.5A的電流。并且隨著寬度的增加,PCB載流能力并不是嚴格按照線性增加,而是增加幅度慢慢減小,這也是和實際工程里的情況一致。如果提高溫升,導線的載流能力也能夠得到提高。
              通過這兩個表,能得到的PCB布線經驗是:增加銅厚、加寬線徑、提高PCB散熱能夠增強PCB的載流能力。
              那么如果我要走100A的電流,我可以選擇4Oz的銅厚,走線寬度設置為15mm,雙面走線,并且增加散熱裝置,降低PCB的溫升,提高穩定性。
              除了在PCB上走線之外,還可以采用接線柱的方式走線。
              在PCB上或產品外殼上固定幾個能夠耐受100A的接線柱如:表貼螺母、PCB接線端子、銅柱等。然后采用銅鼻子等接線端子將能承受100A的導線接到接線柱上。這樣大電流就可以通過導線來走。
              甚至,還可以定做銅排。使用銅牌來走大電流是工業上常見的作法,例如變壓器,服務器機柜等應用都是用銅排來走大電流。
              另外還有一些比較特殊的PCB工藝,國內不一定能找得到加工的廠家。英飛凌就有一種PCB,采用3層銅層設計,頂層和底層是信號布線層,中間層是厚度為1.5mm的銅層,專門用于布置電源,這種PCB可以輕易做到小體積過流100A以上。
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