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      用PCB走線來設(shè)計(jì)一個(gè)采樣電阻

      電子設(shè)計(jì) ? 來源：電子設(shè)計(jì) ? 作者：電子設(shè)計(jì) ? 2022-02-10 17:18 ? 次閱讀

      有時(shí)候，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要用到一個(gè)阻值比較小的功率電阻作采樣電阻，用來采樣大電流。很多時(shí)候我們都會(huì)采用一個(gè)大封裝的功率電阻來做，例如2010，1812，功率一般0.5W。但是我們有沒有想過用PCB走線來設(shè)計(jì)一個(gè)采樣電阻呢？下面介紹用PCB走線設(shè)計(jì)一個(gè)0.05歐姆的方法。

      先認(rèn)識(shí)一下物理知識(shí)，導(dǎo)體的電阻率公式：R =ρL/S，其中 ρ 是特定導(dǎo)體的電阻率， L 是導(dǎo)體長(zhǎng)度， S 是導(dǎo)體截面積。

      由上述的導(dǎo)體的電阻率公式可以知道，要用PCB走線設(shè)計(jì)出0.05歐姆，必須要知道pcb導(dǎo)體的電阻率，走線的長(zhǎng)度，走線的橫截面積。PCB導(dǎo)體材料是銅，而銅的電阻銅的電阻率查表可得：1.75×10E-08, 走線的橫截面積可以由走線寬度和覆銅厚度計(jì)算得到，PCB覆銅厚度有1OZ、1/2OZ、1/3OZ等。走線的寬度和長(zhǎng)度不能馬上知道，需要計(jì)算才能得出。為了計(jì)算方便，我們可以用EXCEL表格來把一些滿足要求的值算出來 。如下所示：

      R =ρL/S=ρL/(W*T)
      銅電阻率ρ 導(dǎo)線長(zhǎng)度L(m) 導(dǎo)線寬度W(m) 導(dǎo)線厚度T(m) PCB制作銅厚 導(dǎo)線電阻R(Ω)
      1.75E-08 0.055 0.001 3.50E-05 1OZ 0.0275
      1.75E-08 0.06 0.001 3.50E-05 1OZ 0.03
      1.75E-08 0.065 0.001 3.50E-05 1OZ 0.0325
      1.75E-08 0.07 0.001 3.50E-05 1OZ 0.035
      1.75E-08 0.075 0.001 3.50E-05 1OZ 0.0375
      1.75E-08 0.08 0.001 3.50E-05 1OZ 0.04
      1.75E-08 0.085 0.001 3.50E-05 1OZ 0.0425
      1.75E-08 0.09 0.001 3.50E-05 1OZ 0.045
      1.75E-08 0.095 0.001 3.50E-05 1OZ 0.0475
      1.75E-08 0.1 0.001 3.50E-05 1OZ 0.05
      1.75E-08 0.005 0.001 1.75E-05 1/2 OZ 0.005
      1.75E-08 0.01 0.001 1.75E-05 1/2 OZ 0.01
      1.75E-08 0.015 0.001 1.75E-05 1/2 OZ 0.015
      1.75E-08 0.02 0.001 1.75E-05 1/2 OZ 0.02
      1.75E-08 0.025 0.001 1.75E-05 1/2 OZ 0.025
      1.75E-08 0.03 0.001 1.75E-05 1/2 OZ 0.03
      1.75E-08 0.035 0.001 1.75E-05 1/2 OZ 0.035
      1.75E-08 0.04 0.001 1.75E-05 1/2 OZ 0.04
      1.75E-08 0.045 0.001 1.75E-05 1/2 OZ 0.045
      1.75E-08 0.05 0.001 1.75E-05 1/2 OZ 0.05
      1.75E-08 0.005 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.007478632
      1.75E-08 0.01 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.014957265
      1.75E-08 0.015 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.022435897
      1.75E-08 0.02 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.02991453
      1.75E-08 0.025 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.037393162
      1.75E-08 0.03 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.044871795
      1.75E-08 0.035 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.052350427
      1.75E-08 0.04 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.05982906
      1.75E-08 0.045 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.067307692
      1.75E-08 0.05 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.074786325
      1.75E-08 0.055 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.082264957
      1.75E-08 0.06 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.08974359
      1.75E-08 0.065 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.097222222
      1.75E-08 0.07 0.001 1.17E-05 1/3 OZ 0.104700855
      1.75E-08 0.15 0.002 3.50E-05 1OZ 0.0375
      1.75E-08 0.155 0.002 3.50E-05 1OZ 0.03875
      1.75E-08 0.16 0.002 3.50E-05 1OZ 0.04
      1.75E-08 0.165 0.002 3.50E-05 1OZ 0.04125
      1.75E-08 0.17 0.002 3.50E-05 1OZ 0.0425
      1.75E-08 0.175 0.002 3.50E-05 1OZ 0.04375
      1.75E-08 0.18 0.002 3.50E-05 1OZ 0.045
      1.75E-08 0.185 0.002 3.50E-05 1OZ 0.04625
      1.75E-08 0.19 0.002 3.50E-05 1OZ 0.0475
      1.75E-08 0.195 0.002 3.50E-05 1OZ 0.04875
      1.75E-08 0.2 0.002 3.50E-05 1OZ 0.05
      1.75E-08 0.1 0.002 1.75E-05 1/2 OZ 0.05
      1.75E-08 0.105 0.002 1.75E-05 1/2 OZ 0.0525
      1.75E-08 0.11 0.002 1.75E-05 1/2 OZ 0.055
      1.75E-08 0.115 0.002 1.75E-05 1/2 OZ 0.0575
      1.75E-08 0.12 0.002 1.75E-05 1/2 OZ 0.06
      1.75E-08 0.125 0.002 1.75E-05 1/2 OZ 0.0625
      1.75E-08 0.13 0.002 1.75E-05 1/2 OZ 0.065
      1.75E-08 0.135 0.002 1.75E-05 1/2 OZ 0.0675
      1.75E-08 0.14 0.002 1.75E-05 1/2 OZ 0.07
      1.75E-08 0.005 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.003739316
      1.75E-08 0.01 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.007478632
      1.75E-08 0.015 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.011217949
      1.75E-08 0.02 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.014957265
      1.75E-08 0.025 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.018696581
      1.75E-08 0.03 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.022435897
      1.75E-08 0.035 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.026175214
      1.75E-08 0.04 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.02991453
      1.75E-08 0.045 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.033653846
      1.75E-08 0.05 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.037393162
      1.75E-08 0.055 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.041132479
      1.75E-08 0.06 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.044871795
      1.75E-08 0.065 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.048611111
      1.75E-08 0.07 0.002 1.17E-05 1/3 OZ 0.052350427

      由上圖可知，通過excel表格算出了幾組滿足要求的數(shù)據(jù)。

      1、當(dāng)覆銅厚度是1OZ，走線寬度是1mm，走線長(zhǎng)度是10cm時(shí)，PCB走線導(dǎo)體電阻計(jì)算出來的結(jié)果是0.05Ω。
      2、當(dāng)覆銅厚度是1/2OZ，走線寬度是1mm，走線長(zhǎng)度是5cm時(shí)，PCB走線導(dǎo)體電阻計(jì)算出來的結(jié)果是0.05Ω。
      3、當(dāng)覆銅厚度是1/3OZ，走線寬度是1mm，走線長(zhǎng)度是3.5cm時(shí)，PCB走線導(dǎo)體電阻計(jì)算出來的結(jié)果是0.052Ω。
      4、當(dāng)覆銅厚度是1OZ，走線寬度是2mm，走線長(zhǎng)度是20cm時(shí)，PCB走線導(dǎo)體電阻計(jì)算出來的結(jié)果是0.05Ω。
      5、當(dāng)覆銅厚度是1/2OZ，走線寬度是2mm，走線長(zhǎng)度是10cm時(shí)，PCB走線導(dǎo)體電阻計(jì)算出來的結(jié)果是0.05Ω。
      6、當(dāng)覆銅厚度是1/3OZ，走線寬度是2mm，走線長(zhǎng)度是7cm時(shí)，PCB走線導(dǎo)體電阻計(jì)算出來的結(jié)果是0.05Ω。

      算出了滿足阻值要求的PCB走線寬度和長(zhǎng)度后，已經(jīng)可以在PCB上畫過這段導(dǎo)線了。例如，其中一組滿足要求的數(shù)據(jù)的畫法如圖：

      但是，我們還要知道所設(shè)計(jì)的這個(gè)“電阻”的載流能是多大，如果需要流過的電流很大，而設(shè)計(jì)出來的“電阻”載流能力比它小，就有燒毀的可能。導(dǎo)體的載流能力可以用以下計(jì)算方法計(jì)算，

      I=KT0.44A0.725

      （K為修正系數(shù)，一般覆銅線在內(nèi)層時(shí)取0.024，在外層時(shí)取0.048，T為最大溫升，單位為攝氏度(例如，60℃)，A為覆銅截面積，單位為平方MIL(不是毫米mm，注意是square mil.)

      同樣用excel表格計(jì)算PCB走線載流能力，把以上滿足條件的幾組數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出來的導(dǎo)線的載流能算出來，如下圖所示:

      I=KT0.44A0.725=KT0.44（W*TC）0.725
      修正系數(shù)K 最大溫升T(OC) 線寬（mil） mm 銅厚（mil） mm 最大電流I(A)
      0.024 60 39.37 1 1.37795 0.035 2.63049194
      0.024 60 39.37 1 0.688975 0.0175 1.59143985
      0.024 60 39.37 1 0.460629 0.0117 1.188563511
      0.024 60 78.74 2 1.37795 0.035 4.347941802
      0.024 60 78.74 2 0.688975 0.0175 2.63049194
      0.024 60 78.74 2 0.460629 0.0117 1.964577383
      0.048 60 39.37 1 1.37795 0.035 5.260983881
      0.048 60 39.37 1 0.688975 0.0175 3.1828797
      0.048 60 39.37 1 0.460629 0.0117 2.377127021
      0.048 60 78.74 2 1.37795 0.035 8.695883604
      0.048 60 78.74 2 0.688975 0.0175 5.260983881
      0.048 60 78.74 2 0.460629 0.0117 3.929154766

      由上圖可知，

      1、當(dāng)覆銅厚度是1OZ，里層走線寬度是1mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是2.63A。

      2、當(dāng)覆銅厚度是1/2OZ，里層走線寬度是1mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是1.59A。

      3、當(dāng)覆銅厚度是1/3OZ，里層走線寬度是1mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是1.19A。

      4、當(dāng)覆銅厚度是1OZ，里層走線寬度是2mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是4.35A。

      5、當(dāng)覆銅厚度是1/2OZ，里層走線寬度是2mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是2.63A。

      6、當(dāng)覆銅厚度是1/3OZ，里層走線寬度是2mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是1.96A。

      7、當(dāng)覆銅厚度是1OZ，外層走線寬度是1mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是5.26A。

      8、當(dāng)覆銅厚度是1/2OZ，外層走線寬度是1mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是3.18A。

      9、當(dāng)覆銅厚度是1/3OZ，外層走線寬度是1mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是2.38A。

      10、當(dāng)覆銅厚度是1OZ，外層走線寬度是2mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是8.70A。

      11、當(dāng)覆銅厚度是1/2OZ，外層走線寬度是2mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是5.26A。

      12、當(dāng)覆銅厚度是1/3OZ，外層走線寬度是2mm，PCB走線導(dǎo)體的載流能力60度最大溫升時(shí)是3.93A。

      有了以上這些結(jié)果，我們就可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)出滿足我們要求的阻值的PCB導(dǎo)線。

      審核編輯：何安

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        【鉑<b class='flag-5'>電阻</b>測(cè)溫】三<b class='flag-5'>線</b>制熱<b class='flag-5'>電阻</b>測(cè)溫容易忽略的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

        pcb螺旋走線的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

        PCB螺旋走線是一種在Pcb電路板上設(shè)計(jì)的螺旋型導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。
        的頭像 發(fā)表于 04-20 17:57 ?1190次閱讀

        pcb走線厚度：打造更穩(wěn)定、精準(zhǔn)的PCB設(shè)計(jì)

        PCB走線是將電路設(shè)計(jì)中的電氣信號(hào)通過導(dǎo)線連接到PCB板上而形成的電路。這些導(dǎo)線被稱為“走線”，
        的頭像 發(fā)表于 04-15 17:43 ?1332次閱讀

        差分走線的原理和作用 差分走線是射頻走線的一種嗎

        差分走線是一種在高速PCB設(shè)計(jì)中常用的信號(hào)傳輸方式，它與射頻走線有一定的關(guān)聯(lián)，但也有其獨(dú)特的特點(diǎn)
        的頭像 發(fā)表于 04-10 16:26 ?2294次閱讀

        PCB阻抗線怎么走線？多層PCB阻抗線走線技巧分享

        PCB 阻抗是高頻工作時(shí)電路的電容和電感的組合，雖然也是以Ω為單位測(cè)量，但是與作為直流特性的電阻有些不同，阻抗是一種交流特性，意味著與頻率有關(guān)，而電阻則不是。
        的頭像 發(fā)表于 02-22 10:20 ?2432次閱讀
        <b class='flag-5'>PCB</b>阻抗<b class='flag-5'>線</b>怎么<b class='flag-5'>走</b><b class='flag-5'>線</b>？多層<b class='flag-5'>PCB</b>阻抗<b class='flag-5'>線</b><b class='flag-5'>走</b><b class='flag-5'>線</b>技巧分享

        電阻用什么符號(hào)來表示

        基本形態(tài)都類似。 在國(guó)際電機(jī)工程師協(xié)會(huì)（IEEE）標(biāo)準(zhǔn)和歐洲國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)中，電阻的符號(hào)為一個(gè)長(zhǎng)方形，兩端連接有一條線，表示電阻
        的頭像 發(fā)表于 01-18 16:37 ?3949次閱讀

        高速PCB信號(hào)走線的九大規(guī)則分別是什么？

        在高速的 PCB 設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘等關(guān)鍵的高速信號(hào)線，走線需要進(jìn)行屏蔽處理，如果沒有屏蔽或只屏蔽了部分，都會(huì)造成 EMI 的泄漏。
        的頭像 發(fā)表于 01-10 16:03 ?1085次閱讀
        高速<b class='flag-5'>PCB</b>信號(hào)<b class='flag-5'>走</b><b class='flag-5'>線</b>的九大規(guī)則分別是什么？

        pcb走線的規(guī)則設(shè)置方法介紹

        隨著電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展，PCB（Printed Circuit Board）在電子設(shè)計(jì)中扮演著重要的角色。設(shè)計(jì)PCB走線時(shí)，合理設(shè)置規(guī)則是確保電路在安全、穩(wěn)定、高效工作的基礎(chǔ)。本文將詳
        的頭像 發(fā)表于 01-09 10:45 ?2620次閱讀

        高速PCB信號(hào)走線的九大規(guī)則

        由于 PCB 板的密度越來越高，許多 PCB LAYOUT 工程師在走線的過程中，較容易出現(xiàn)一種失誤，即時(shí)鐘信號(hào)等高速信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，在多層的
        發(fā)表于 01-08 15:33 ?1515次閱讀
        高速<b class='flag-5'>PCB</b>信號(hào)<b class='flag-5'>走</b><b class='flag-5'>線</b>的九大規(guī)則

        繼電器PCB走線越寬越怎么樣

        ，印刷電路板）布線設(shè)計(jì)中，走線的寬度是非常重要的一個(gè)因素。本文將介紹繼電器PCB走線寬度對(duì)電路性
        的頭像 發(fā)表于 01-05 14:12 ?1199次閱讀