在PCB布線中電流密度如何是影響性能的

什么是PCB走線電流密度

在PCB設(shè)計(jì)的興奮中，PCB走線電流密度是一個(gè)經(jīng)常被忽視的因素，可能導(dǎo)致災(zāi)難性的結(jié)果。PCB走線電流密度由流過(guò)導(dǎo)電材料單位面積的電流量定義。

在典型的PCB中，走線由銅制成。盡管銅具有很高的導(dǎo)電性，但它并不是理想的導(dǎo)體，因?yàn)檫@種材料不存在。它確實(shí)具有一定量的電阻，并且這可能會(huì)限制銅走線充分加熱之前流過(guò)的電流量。

IPC-2221印制板設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)中給出了相對(duì)于電流和銅走線寬度的溫度升高計(jì)算公式。如果您不喜歡手動(dòng)計(jì)算，則可以使用各種PCB跟蹤電流計(jì)算器。

高PCB走線電流密度對(duì)產(chǎn)品功能的影響

如果幸運(yùn)的話，忽略PCB跡線電流密度將使您免于沉迷。但是，開(kāi)始抱怨電路板過(guò)熱，或者在某些極端情況下，由于斷線而冒出黑煙，這只是時(shí)間問(wèn)題。

健康的血管可以承受一定程度的血壓。更高的價(jià)格會(huì)引起您的醫(yī)生關(guān)注。PCB走線也是如此。如果它們的設(shè)計(jì)不能處理通過(guò)的電流，則會(huì)散發(fā)過(guò)多的熱量，并且銅可能會(huì)變質(zhì)。

忽略PCB走線電流密度的問(wèn)題在于，這種影響可能不會(huì)立即顯現(xiàn)出來(lái)。在我的一項(xiàng)設(shè)計(jì)中，在原型階段未發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題，只有不滿意的技術(shù)人員經(jīng)常抱怨PCB過(guò)熱，才發(fā)現(xiàn)PCB中的錯(cuò)誤。

此外，在某些情況下，一旦打開(kāi)原型電源，原型上的PCB走線就會(huì)被吹走。這是一個(gè)很明顯的情況，即PCB走線上沒(méi)有足夠的寬度來(lái)處理通過(guò)的電流。

即使您免于遭受如此巨大的后果，電流密度問(wèn)題也可能會(huì)影響功率傳輸。您可能會(huì)在走線到達(dá)傳送網(wǎng)絡(luò)末端放置的組件之前發(fā)現(xiàn)沿著走線的電壓降。

不管采用哪種方法，忽略PCB走線電流密度的成本都很高，但是在設(shè)計(jì)階段就可以輕松解決。

如何確保PCB走線電流密度保持在允許極限范圍內(nèi)

下次進(jìn)行新的PCB設(shè)計(jì)時(shí)，需要確保PCB走線足以應(yīng)付通過(guò)的電流量。當(dāng)您設(shè)計(jì)涉及大電流部件的產(chǎn)品（例如功率晶體管或超亮LED）時(shí)，尤其如此。

使用PCB跡線電流密度計(jì)算器，以確保承載大電流的跡線以所需的最小寬度布線。請(qǐng)記住，不僅銅走線的寬度至關(guān)重要，而且互連通孔也很重要。具有寬的跡線，但通過(guò)連接兩層只有很小的跡線將毫無(wú)意義。

具有較寬的走線以緩解電流密度問(wèn)題意味著您在PCB上的空間較小。在當(dāng)今較小的電子產(chǎn)品趨勢(shì)中，您可能希望從PCB制造商那里選擇較粗的銅。它使您可以減小走線的寬度，同時(shí)保持足夠的導(dǎo)電面積。