PCB走線承載能力是否與其截面積成正比

從理論上講，印制電路板（PCB）的載流量由走線的橫截面積和溫升確定。此外，走線的橫截面積與走線寬度和銅厚度成正比。好吧，這里有一個問題：這個規(guī)則是否也適用于載流能力與走線截面積之間的關(guān)系，也就是說，走線承載能力是否與其截面積成正比？在10℃的相同溫度上升下，銅厚度為1oz的10mil走線最多能夠承受1A的電流，而我們放心，50mil走線可以承受大于1A的電流。那么，基于簡單的多次計算，它能夠保持的最大電流5A到底是多少？實際上，要復(fù)雜得多。

盡管如此，上表已逐漸被IPC-2221印制電路板設(shè)計通用標(biāo)準(zhǔn)取代，以此作為參考，可以精確地設(shè)計印制電路板。

銅厚度測量單位

在進(jìn)行真正的討論之前，有必要對銅的厚度（盎司）的單位進(jìn)行維基化處理。它通常被認(rèn)為是重量測量的單位，但在電路板設(shè)計中，已被用于銅厚度的測量。當(dāng)涉及以盎司為單位的銅厚度轉(zhuǎn)換時，應(yīng)牢記一些規(guī)則。因為銅的規(guī)格是通過每平方英尺的銅厚度來衡量的，所以通常提到的1盎司實際上是指該銅的每平方英尺的重量為1盎司。在這種情況下，銅越厚，銅厚度就越大，因為銅厚度與銅的厚度成正比。結(jié)果，銅的厚度可以用重量單位盎司表示。此外，盎司還可以轉(zhuǎn)換成mm或mil的單位。

0.5盎司=0.0007英寸= 0.7mil= 0.018mm

1.0盎司= 0.0014英寸= 1.4mil= 0.035mm

2.0盎司= 0.0034英寸= 2.8mil= 0.070mm

PCB銅箔橫截面積與最大載流量和溫升之間的關(guān)系

根據(jù)IPC-2221中第6.2節(jié)的解釋，即“導(dǎo)電材料要求”，載流量可以進(jìn)一步分為兩類：內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體。內(nèi)部導(dǎo)體的最大載流量定義為外部導(dǎo)體的最大載流量的一半。IPC-2221中的表6-4演示了外部導(dǎo)體和內(nèi)部導(dǎo)體之間的銅箔橫截面積，溫度上升和最大載流能力之間的關(guān)系。

此外，根據(jù)上表總結(jié)了一個簡化的公式：I=KΔT0.44A0.75

在這個公式中，K是一個修正因子。內(nèi)部導(dǎo)體相當(dāng)于0.024，外部導(dǎo)體相當(dāng)于0.048。ΔT是最大值。溫差，表示加熱銅與環(huán)境溫度之間的溫差，其單位為攝氏度(C)。A是指銅線的橫截面面積，其單位為平方密耳（mil2）。是指其單位為安培（安培）的電流承載能力。

由于電子技術(shù)的發(fā)展，一些在線走線寬度計算器可供電路板設(shè)計人員使用。這種工具非常方便，一旦填充了所需的電流和銅厚度，便會提供相應(yīng)的內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體走線寬度。PCB走線寬度計算器和ANSI IPC-2221A PCB走線寬度計算器屬于剛才介紹的工具。

確定最大載流量的要素

盡管可以直接采用簡單的公式來計算最大載流量，但實際情況并非如此簡單直接。這是因為除了橫截面積和溫度升高外，走線電流的承載能力還取決于其他因素，例如組件數(shù)量，焊盤和過孔。

對于分布有許多焊盤的走線，鍍錫走線的容量將比普通走線高得多。工程師遇到電路板的情況并不罕見，因為流過大電流時，焊盤之間的一些走線會被燒毀。造成此類悲劇的原因在于，組件或引腳上的焊錫膏過多，會導(dǎo)致橫截面積增加，而焊盤之間的痕跡不會發(fā)生變化。結(jié)果，一旦啟動電源或?qū)ψ呔€進(jìn)行階次修改，就有可能導(dǎo)致超大瞬態(tài)浪涌，甚至燒毀焊盤之間的走線。

解決此問題的方法之一是增加走線寬度。當(dāng)不允許擴(kuò)大走線時，可以在容易被燒毀的走線上涂上阻焊劑，并應(yīng)采用SMT（表面貼裝技術(shù)）規(guī)程印刷焊膏。回流焊接后，走線寬度將增加，因此載流量也將增加。

一言以蔽之，雖然可以通過IPC提供的表格或公式來獲得PCB走線的載流量，但它們僅用于直接走線計算。但是，在實際的印刷電路制造或組裝中，必須認(rèn)真考慮灰塵或污染物的污染，因為污染可能會導(dǎo)致部分導(dǎo)線折斷。因此，當(dāng)我們以任何一種方式設(shè)計最大載流量時，都必須增加安全系數(shù)以防止發(fā)生過載問題。

此外，必須特別注意轉(zhuǎn)動痕跡。如果在導(dǎo)線中形成銳角，則可能會引起不平滑的轉(zhuǎn)移，這可能對小電流或?qū)拰挾鹊膶?dǎo)線幾乎沒有影響。但是，當(dāng)涉及到低電流承載能力時，可能會發(fā)生問題。

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