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    【超強整理】PCB設計中電流與線寬的關系

     goandlove 2019-06-14

    關于pcb線寬和電流的經驗公式,關系表和軟件網上有多。本文把網上的整理了一下,旨在給廣大工程師設計PCB板的時候提供方便。

    以下總結了六種電流與線寬的關系公式、表和計算公式。雖然各不相同(大體相近),但大家可以在實際的PCB板設計中,綜合考慮PCB板的大小,通過電流,選擇一個合適的線寬。

    PCB電流與線寬

    PCB載流能力的計算一直缺乏權威的技術方法和公式。經驗豐富CAD工程師依靠個人經驗能作出較準確的判斷,但是對于CAD新手,不可謂遇上一道難題。

    PCB的載流能力取決與以下因素:線寬線厚(銅箔厚度)、容許溫升。大家都知道,PCB走線越寬,載流能力越大。

    假設在同等條件下,10MIL的走線能承受1A。那么,50MIL的走線能承受多大電流?是5A嗎?

    答案自然是否定的。請看以下來來自國際權威機構提供的數據:MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic Equipment

    其中,線寬的單位是Inch。

    1inch=2.54cm=25.4mm

    PCB設計銅箔厚度、線寬和電流關系

    在了解PCB設計銅鉑厚度、線寬和電流關系之前,先讓我們了解一下PCB敷銅厚度的單位盎司、英寸和毫米之間的換算。

    在很多數據表中,PCB的敷銅厚度常常用盎司做單位,它與英寸和毫米的轉換關系如下:

    1盎司=0.0014英寸=0.0356毫米

    2盎司=0.0028英寸=0.0712毫米

    盎司是重量單位,之所以可以轉化為毫米是因為PCN的敷銅厚度是盎司/平方英寸。

    下面是PCB設計銅鉑厚度、線寬和電流關系表,表中數據均為溫度在25℃下的線路電流承載值。

    鋪銅面積=0.15×線寬(W)

    導線阻抗=0.0005×L/W(線長/線寬)

    說明:電流承載值數據表只是一個絕對參考數值,在不做大電流設計時,按表中所提供的數據再增加10%的量,就絕對可以滿足設計要求。而在一般單面板設計中,以銅厚35um,基本可以于1比1的比例進行設計,也就是1A的電流可以以1mm的導線來設計,也就能夠滿足要求了(以溫度105計算)。

    另一種對銅箔厚度、線寬和電流關系的理解

    當信號的平均電流較大時,應考慮布線寬度所能承載的電流強度。線寬可參考以下數據:

    不同厚度,不同寬度的銅箔的載流量表

    (1)用銅皮作導線通過大電流時,銅箔寬度的載流量應參考表中的數值降額50%去選擇考慮。

    (2)在PCB設計加工中,常用OZ(盎司)作為銅皮厚度的單位,1OZ銅厚的定義為1平方英尺面積內銅箔的重量為一盎,對應的物理厚度為35um;2OZ銅厚為70um。

    用PCB溫度阻抗計算軟件PCBTEMP,計算線寬、電流

    依次填入Location(External/Internal)導線在表面還是在FR-4板內部、Temp 溫度(Degree C)、Width線寬(Mil)、Thickness厚度(Oz/Mil),再點Solve即可求出通過的電流;也可以知道通過的電流,求線寬,非常方便。

    可以看到同最開始第一種方法的結果差不多(20攝氏度,10mil線寬,也就是0.010inch線寬,銅箔厚度為1Oz)。

    經驗公式

    I=KT0.44A0.75

    K為修正系數,一般覆銅線在內層時取0.024,在外層時取0.048。T為最大溫升,單位為攝氏度(銅的熔點是1060℃)。A為覆銅截面積,單位為平方MIL(不是毫米mm,注意是square mil)。I為容許的最大電流,單位為安培(amp)。

    某網友提供的計算方法

    先計算track的截面積,大部分pcb的銅箔厚度為35um,不確定的話可以問PCB廠家。它乘上線寬就是截面積,注意換算成平方毫米。 有一個電流密度經驗值,為15~25安培/平方毫米。把它稱上截面積就得到通流容量。

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