国家信访局政府信息公开指南
加入技术交流群
一般来说，普通的PCB板所设置的电流基本上都不会超过10A，甚至5A，足以应付家用、消费电子等的需求，但特殊产品往往会要求PCB承受大电流，那么如何设计PCB板使其承受?一起来看看吧!
通常的PCB设计电流都不会超过10A，甚至5A。尤其是在家用、消费级电子中，通常PCB上持续的工作电流不会超过2A。但是最近要给公司的产品设计动力走线，持续电流能达到80A左右，考虑瞬时电流以及为整个系统留下余量，动力走线的持续电流应该能够承受100A以上。
那么问题就来了，怎么样的PCB才能承受住100 A的电流?
方法一：PCB上走线
要弄清楚PCB的过流能力，我们首先从PCB结构下手。
以双层PCB为例，这种电路板通常是三层式结构：铜皮、板材、铜皮。
铜皮也就是PCB中电流、信号要通过的路径。
根据中学物理知识可以知道一个物体的电阻与材料、横截面积、长度有关。
由于我们的电流是在铜皮上走，所以电阻率是固定的。横截面积可以看作铜皮的厚度，也就是PCB加工选项中的铜厚。
通常铜厚以OZ来表示，1OZ的铜厚换算过来就是35 um，2OZ是70um，依此类推。
那么可以很轻易地得出结论：在PCB上要通过大电流时，布线就要又短又粗，同时PCB的铜厚越厚越好。
实际在工程上，对于布线的长度没有一个严格的标准。工程上通常会用：铜厚/温升/线径，这三个指标来衡量PCB板的载流能力。
以下两个表可以参考：
从表中可以大约知道1OZ铜厚的电路板，在10℃温升时，100mil (2.5mm) 宽度的导线能够通过4.5A的电流。
并且，随着宽度的增加，PCB载流能力并不是严格按照线性增加，而是增加幅度慢慢减小，这也是和实际工程里的情况一致。
如果提高温升，导线的载流能力也能够得到提高。
通过这两个表，能得到的PCB布线经验是：增加铜厚、加宽线径、提高PCB散热能够增强PCB的载流能力。
那么如果要走100A的电流，可以选择4OZ的铜厚，走线宽度设置为15mm，双面走线，并且增加散热装置，降低PCB的温升，提高稳定性。
方法二：接线柱
除了在PCB上走线之外，还可以采用接线柱的方式走线。在PCB上或产品外壳上固定几个能够耐受100A的接线柱如：表贴螺母、PCB接线端子、铜柱等。然后采用铜鼻子等接线端子将能承受100A的导线接到接线柱上。这样大电流就可以通过导线来走。
方法三：定做铜排
甚至，还可以定做铜排。
使用铜排来走大电流是工业上常见的做法，例如变压器，服务器机柜等应用都是用铜排来走大电流。
附铜排载流能力表：
方法四：特殊工艺
另外还有一些比较特殊的PCB工艺，国内不一定能找得到加工的厂家。
例如英飞凌就有一种PCB，采用3层铜层设计，顶层和底层是信号布线层，中间层是厚度为1.5mm的铜层，专门用于布置电源，这种PCB可以轻易做到小体积过流100A以上。
首先在考虑走线前，PCB板需要考虑其他因素，如材料选用、层叠结构和热设计等，具体如下：
为了承受大电流，PCB板应使用具有高导电性能的材料，如铜，高纯度的电解铜是首选;其次是考虑多层板结构，可以提供更多的走线和散热路径，内层的铜箔厚度和层间绝缘材料也是关键;最后是有效的热设计，适当选择散热路径，增加散热孔，使用导热性能良好的绝缘材料等。
最后，针对100A大电流需求，PCB板的走线应遵循以下原则：
1、走线宽度
根据PCB板的铜箔厚度和电流需求，选择适当的线宽，一般是在2mm以上即可;
2、走线间距
为防止电气短路和热过载，走线间距应保持在0.5mm以上。若是在关键区域，如电源和接地线，应加大间距;
3、层间布线
在多层板中，应优化层间布线降低电阻和热过载的风险，可使用专门的电源和接地层提高电流传输效率;
4、直角走线
直角走线可减少线路之间的寄生电容和电感，有助于提高信号质量;
5、电磁干扰
为减少电磁干扰，可使用去耦电容和磁珠，此外也要避免长距离的平行走线，降低电磁干扰的可能性;
6、冗余与备份
在关键路径上，可适当增加额外的走线作为备份，以此提高其的可靠性和稳定性。
评论