PCB Layout 1A電流需要1mm的線(xiàn)寬的原因分析

回前兩天畫(huà)了一個(gè)功率板子，但是由于走線(xiàn)的線(xiàn)徑太細(xì)，因此在上電的一瞬間一根電線(xiàn)被立即燒斷。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們最后只能通過(guò)外部飛線(xiàn)的方式來(lái)替換燒斷的電線(xiàn)。

以前公司使用的PCB板通常都是6層、8層和10層，組件排列而且緊密，空間非常緊張。因此為了能夠布下較粗的線(xiàn)，我們通常通過(guò)不斷地壓縮空間來(lái)布線(xiàn)。但是，有時(shí)候空間實(shí)在不夠，在布局的限制下，我們只能根據(jù)需要適當(dāng)減小走線(xiàn)的寬度，來(lái)滿(mǎn)足布完線(xiàn)。 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，我們得出在一般情況下1安培的電流基本需要使用1毫米寬的導(dǎo)線(xiàn)就可以滿(mǎn)足。那么，根據(jù)這個(gè)經(jīng)驗(yàn)我們是否可以推斷出，10安培的電流它就需要使用10毫米寬的導(dǎo)線(xiàn)來(lái)滿(mǎn)足呢？ 在PCB板空間充足的情況下，確實(shí)可以按照這個(gè)比例來(lái)設(shè)計(jì)導(dǎo)線(xiàn)寬度。然而，在多層PCB中，當(dāng)空間有限時(shí)，10毫米的導(dǎo)線(xiàn)寬度可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槎鄬覲CB的內(nèi)部走線(xiàn)空間通常非常有限，而導(dǎo)線(xiàn)寬度會(huì)增加占用面積，可能導(dǎo)致無(wú)法容納較粗的導(dǎo)線(xiàn)。 因此，在大電流情況下，需要綜合考慮電流負(fù)載、導(dǎo)線(xiàn)截面積、散熱需求和空間限制等多個(gè)因素來(lái)選擇合適的導(dǎo)線(xiàn)寬度。這需要具備一定的電子和電氣知識(shí)以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能做出最佳的設(shè)計(jì)決策。

基礎(chǔ)知識(shí)

基礎(chǔ)知識(shí)，PCB電路板的銅箔厚度它是以盎司（OZ）為單位來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。1OZ厚的銅箔它指的是每平方英尺（FT2）的面積上均勻地鋪設(shè)重量為1盎司的銅箔，這個(gè)銅箔厚度是35微米（um）或者0.035毫米（mm）。 通常，PCB電路板的銅箔厚度有三個(gè)規(guī)格選擇，分別是0.5盎司、1盎司和2盎司。這些規(guī)格的銅箔主要是應(yīng)用在消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品和通訊類(lèi)的電子產(chǎn)品中。3OZ的銅箔就非常的少見(jiàn)，主要是用于需要承受非常大的電流、非常高的高壓的電源產(chǎn)品中。 因此常用的多層PCB電路板中，它的表層銅箔的厚度基本都是1盎司，而內(nèi)層銅箔的厚度通常為0.5盎司。具體的細(xì)節(jié)情況我們可以去向PCB制作廠(chǎng)家詳細(xì)咨詢(xún)。

PCB走線(xiàn)寬度計(jì)算

PCB板的電流承載能力主要有三個(gè)方面原因，分別是走線(xiàn)寬度、線(xiàn)厚（銅箔的厚度）以及溫升高度。線(xiàn)寬越大，電流的承載能力就越強(qiáng)。 ?

PCB制作的標(biāo)準(zhǔn)IPC-2221規(guī)定了一種計(jì)算線(xiàn)寬的方式，即通過(guò)將一些參數(shù)代入公式進(jìn)行計(jì)算，得出所需線(xiàn)寬。 ?

在IPC-2221標(biāo)準(zhǔn)里面，PCB線(xiàn)寬的計(jì)算公式中的參數(shù)包括：以下幾個(gè) 第一點(diǎn)I是走線(xiàn)允許通過(guò)的最大的電流，它的單位為安培（A）。 第二點(diǎn)0.024和0.048是修正系數(shù)，通常是用K表示。對(duì)于內(nèi)層走線(xiàn)，K=0.024；對(duì)于表層走線(xiàn)，K=0.048。 第三點(diǎn)dT是最大溫升數(shù)據(jù)，單位是攝氏度（℃）。常見(jiàn)的最大溫升數(shù)值有10還有20。 第四點(diǎn)A是PCB走線(xiàn)的截面積，等于銅的厚度乘以線(xiàn)寬的值，它的單位為平方密耳（mil^2）。 通過(guò)將這些參數(shù)帶入，我們可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的電流所需的走線(xiàn)寬度。但是計(jì)算過(guò)程非常的復(fù)雜，所以我們推薦使用網(wǎng)上的計(jì)算工具去計(jì)算或執(zhí)行IPC-2221標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的軟件算法去計(jì)算。

設(shè)計(jì)助手計(jì)算

我們?cè)诰W(wǎng)上找到幾個(gè)不同的工具去計(jì)算走線(xiàn)的寬度，最后發(fā)現(xiàn)它們得出的結(jié)果基本是一樣的，其中的兩個(gè)工具計(jì)算出的結(jié)果是完全相同的。 給定的條件下（載流為10A，最大溫升為10℃，環(huán)境溫度為25℃，銅厚為1盎司，走線(xiàn)長(zhǎng)度為10mm），通過(guò)這三個(gè)工具計(jì)算來(lái)得出的內(nèi)層PCB走線(xiàn)的寬度約為18.71mm，表層PCB走線(xiàn)的寬度約為7.19mm。我們自己最后也使用IPC-2221的公式進(jìn)行計(jì)算了一次，得出結(jié)果與工具得出的結(jié)果是一致的。

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這里我們需要注意的是，即使這些工具的計(jì)算結(jié)果非常相近，但是在實(shí)際應(yīng)用中我們還需要考慮到其他很多因素的影響，比如PCB板子材質(zhì)、絕緣層的厚度、PCB走線(xiàn)間距等一些因素。所以，在實(shí)際制作中我們需要綜合考慮這些因素的影響，并且咨詢(xún)專(zhuān)業(yè)的PCB生產(chǎn)廠(chǎng)家來(lái)確保最后制作出的PCB板符合我們的需求。 今天的分析先到這里，得出的基本結(jié)論就是1A電流需要1mm的線(xiàn)寬來(lái)滿(mǎn)足。

編輯：黃飛

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