芯耀
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Part 01、前言
在PCB設(shè)計(jì)中，線寬的選擇是個(gè)技術(shù)活，尤其是當(dāng)電路中流過不同大小的電流時(shí)，線寬直接決定了電路的溫升、壓降和可靠性。太窄了可能導(dǎo)致過熱甚至燒板，太寬了又浪費(fèi)空間，增加成本。今天咱們就結(jié)合實(shí)際案例，聊聊1A和100A電流分別需要多大的PCB線寬，順便分享一些設(shè)計(jì)中的小技巧和注意事項(xiàng)。
Part 02、線寬計(jì)算
下圖中給出了一個(gè)PCB線寬計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式，來源于IPC-2221標(biāo)準(zhǔn)，IPC-2221這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)常用的PCB設(shè)計(jì)規(guī)范。咱們先把公式列出來，然后一步步拆解：面積公式：線寬公式：
接下來那么我們就以銅箔厚度：1oz(即0.0356mm)，允許溫升：25℃，環(huán)境溫度：25℃為例，分別計(jì)算一下1A電流需要多大PCB線寬？100A電流需要多大PCB線寬？
Part 03、實(shí)例計(jì)算
1.計(jì)算1A電流需要的線寬
步驟1：計(jì)算走線截面積A
假設(shè)走線是外層，散熱條件較好，用外層參數(shù)：k=0.048，b=0.44，C=0.725。電流I=1A，溫升Trise = 25°C。代入公式:
可以計(jì)算得到：A=9.32mil^2
步驟2：計(jì)算線寬W
銅箔厚度t=1oz=1.4mil，代入線寬公式:
1A電流，外層走線，1oz銅厚，溫升25°C時(shí)，線寬只需要0.123mm，約0.13mm，這個(gè)寬度非常小。
2.計(jì)算100A電流需要的線寬
現(xiàn)在算個(gè)大電流的場景100A。
步驟1：計(jì)算走線截面積A
還是外層走線，參數(shù)不變:k=0.048,b=0.44,c = 0.725。電流I=100 A，溫升Trise=25°C。
步驟2：計(jì)算線寬W
銅箔厚度還是t=1oz=1.4mil，代入公式：
轉(zhuǎn)成毫米：
100A電流，外層走線，1oz銅厚，溫升25°C時(shí)，線寬需要69.94mm，約70mm。這可是一條"超級寬"的線，PCB上基本放不下，實(shí)際設(shè)計(jì)中得用其他方法解決，后面會講。
3.內(nèi)層走線的差異
如果是內(nèi)層走線的k=0.024，比外層的k=0.048小一倍，說明內(nèi)層散熱條件差，同樣的電流和溫升下，內(nèi)層需要的截面積更大。咱們簡單算一下1A在內(nèi)層的線寬：
內(nèi)層線寬是外層的1.6倍左右，符合散熱差異。
4.實(shí)際設(shè)計(jì)中的應(yīng)對：100A怎么辦？
70mm的線寬顯然不現(xiàn)實(shí)，PCB上根本放不下。實(shí)際設(shè)計(jì)中，100A這種大電流通常會用以下方法:
增加銅厚：用2oz甚至4oz銅箔，減少需要的線寬。2oz銅厚時(shí)，100A的線寬會減半，變成35mm左右，但還是很寬。
多層并聯(lián)：在多層PCB中，把幾層走線并聯(lián)起來。比如4層板每層放一條20 mm寬的線，相當(dāng)于80mm寬，勉強(qiáng)能搞定。
鋪銅或加母排：對于大電流，直接在PCB上鋪大面積銅箔，或者用銅排Busbar代替走線，散熱更好，壓降更小。
Part 04、總結(jié)
通過計(jì)算，1A電流只需要0.13mm的線寬（外層，1oz銅厚，25°C溫升），而100A需要70mm的線寬，顯然需要特殊處理。實(shí)際設(shè)計(jì)中，線寬選擇得綜合考慮電流、溫升、銅厚、散熱條件和加工能力。小電流時(shí)可以稍微寬松點(diǎn)，大電流時(shí)得用鋪銅、加母排等"硬核"方法。
設(shè)計(jì)時(shí)多算幾遍，別讓PCB"熱到冒煙"，畢竟電路穩(wěn)了，你才能睡得香！覺得自己手動計(jì)算麻煩？也有在線計(jì)算器哦：
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