【收藏】PCB线宽与电流关系

电源研发精英圈 2023-04-17 20:03

下总结了八种电流与线宽的关系公式,表和计算公式,虽然各不相同(大体相近),但大家可以在实际的PCB板设计中,综合考虑PCB板的大小,通过电流,选择一个合适的线宽。


PCB电流与线宽

PCB载流能力的计算一直缺乏权威的技术方法、公式,经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较准确的判断。但是对于CAD新手,不可谓遇上一道难题。


PCB的载流能力取决与以下因素:线宽、线厚(铜箔厚度)、容许温升。大家都知道,PCB走线越宽,载流能力越大。假设在同等条件下,10MIL的走线能承受1A,那么50MIL的走线能承受多大电流,是5A吗?答案自然是否定的。请看以下来来自国际权威机构提供的数据:


线宽的单位是:Inch(1inch=2.54cm=25.4mm)


数据来源:MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic Equipment



PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系

在了解PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系之前先让我们了解一下PCB 敷铜厚度的单位盎司、英寸和毫米之间的换算:"在很多数据表中,PCB 的敷铜厚度常常用盎司做单位,它与英寸和毫米的转换关系如下:


1 盎司 = 0.0014 英寸 = 0.0356 毫米(mm)

2 盎司 = 0.0028 英寸 = 0.0712 毫米(mm)


盎司是重量单位,之所以可以转化为毫米是因为PCB的敷铜厚度是“盎司/平方英寸”!


也可以使用经验公式计算:0.15×线宽(W)=A,以上数据均为温度在25℃下的线路电流承载值。


导线阻抗:0.0005×L/W(线长/线宽)


另外,导线的电流承载值与导线的过孔数量焊盘的关系:


导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘存在的直接关系(目前没有找到焊盘和过孔孔径每平方毫米对线路的承载值影响的计算公式,有心的朋友可以自己去找一下,个人也不是太清楚,不在说明)这里只做一下简单的一些影响到线路电流承载值的主要因素。


1、在表格数据中所列出的承载值是在常温25度下的最大能够承受的电流承载值,因此在实际设计中还要考虑各种环境、制造工艺、板材工艺、板材质量等等各种因素。所以表格提供只是做为一种参考值。


2、在实际设计中,每条导线还会受到焊盘和过孔的影响,如焊盘教多的线段,在过锡后,焊盘那段它的电流承载值就会大大增加了,可能很多人都有看过一些大电流板中焊盘与焊盘之间某段线路被烧毁,这个原因很简单,焊盘因为过锡完后因为有元件脚和焊锡增强了其那段导线的电流承载值,而焊盘与焊盘之间的焊盘它的最大电流承载值也就为导线宽度允许最大的电流承载值。

因此在电路瞬间波动的时候,就很容易烧断焊盘与焊盘之间那一段线路,解决方法:增加导线宽度,如板不能允许增加导线宽度,在导线增加一层Solder层(一般1毫米的导线上可以增加一条0.6左右的Solder层的导线,当然你也增加一条1mm的Solder层导线)这样在过锡过后,这条1mm的导线就可以看做一条1.5mm~2mm导线了(视导线过锡时锡的均匀度和锡量),如下图:



像此类处理方法对于那些从事小家电PCB Layout的朋友并不陌生,因此如果过锡量够均匀也锡量也够多的话,这条1mm导线就不止可以看做一条2mm的的导线了。而这点在单面大电流板中有为重要。


3、图中焊盘周围处理方法同样是增加导线与焊盘电流承载能力均匀度,这个特别在大电流粗引脚的板中(引脚大于1.2以上,焊盘在3以上的)这样处理是十分重要的。因为如果焊盘在3mm以上管脚又在1.2以上,它在过锡后,这一点焊盘的电流就会增加好几十倍,如果在大电流瞬间发生很大波动时,这整条线路电流承载能力就会十分的不均匀(特别焊盘多的时候),仍然很容易造成焊盘与焊盘之间的线路烧断的可能性。图中那样处理可以有效分散单个焊盘与周边线路电流承载值的均匀度。


最后再次说明:电流承载值数据表只是一个绝对参考数值,在不做大电流设计时,按表中所提供的数据再增加10%量就绝对可以满足设计要求。而在一般单面板设计中,以铜厚35um,基本可以于1比1的比例进行设计,也就是1A的电流可以以1mm的导线来设计,也就能够满足要求了(以温度105度计算)。



PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系

信号的电流强度。当信号的平均电流较大时,应考虑布线宽度所能承载的的电流,线宽可参考以下数据:


PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系:



i. 用铜皮作导线通过大电流时,铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑。


ii. 在PCB设计加工中,常用OZ(盎司)作为铜皮厚度的单位,1OZ铜厚的定义为1 平方英尺面积内铜箔的重量为一盎,对应的物理厚度为35um;2OZ铜厚为70um。




如何确定大电流导线线宽




(b)导线厚度35μm (c)导线厚度70μm (d)导线厚度105μm



利用PCB的温度阻抗计算软件计算(计算线宽,电流,阻抗等)PCBTEMP

依次填入Location(External/Internal)导线在表面还是在FR-4板内部、Temp 温度(Degree C)、Width线宽(Mil)、Thickness厚度(Oz/Mil),再点Solve即可求出通过的电流,也可以知道通过的电流,求线宽,非常方便。



可以看到同第一种方法的结果差不多(20摄氏度,10mil线宽,也就是0.010inch线宽,铜箔厚度为1Oz)



经验公式

I=KT0.44A0.75

K为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048;


T为最大温升,单位为摄氏度(铜的熔点是1060℃);


A为覆铜截面积,单位为平方MIL(不是毫米mm,注意是square mil);


I为容许的最大电流,单位为安培(amp)。


一般:10mil=0.010inch=0.254可为1A,

250MIL=6.35mm,为8.3A。




某网友提供的计算方法如下

先计算track的截面积,大部分PCB的铜箔厚度为35um(不确定的话可以问PCB厂家)它乘上线宽就是截面积,注意换算成平方毫米。有一个电流密度经验值,为15~25安培/平方毫米。把它称上截面积就得到通流容量。



关于线宽与过孔铺铜的一点经验

我们在画PCB时一般都有一个常识,即走大电流的地方用粗线(比如50mil,甚至以上),小电流的信号可以用细线(比如10mil)。对于某些机电控制系统来说,有时候走线里流过的瞬间电流能够达到100A以上,这样的话比较细的线就肯定会出问题。


一个基本的经验值是:10A/平方mm,即横截面积为1平方毫米的走线能安全通过的电流值为10A。如果线宽太细的话,在大电流通过时走线就会烧毁。当然电流烧毁走线也要遵循能量公式:Q=I*I*t,比如对于一个有10A电流的走线来说,突然出现一个100A的电流毛刺,持续时间为us级,那么30mil的导线是肯定能够承受住的。(这时又会出现另外一个问题,导线的杂散电感,这个毛刺将会在这个电感的作用下产生很强的反向电动势,从而有可能损坏其他器件。越细越长的导线杂散电感越大,所以实际中还要综合导线的长度进行考虑)


一般的PCB绘制软件对器件引脚的过孔焊盘铺铜时往往有几种选项:直角辐条,45度角辐条,直铺。他们有何区别呢?新手往往不太在意,随便选一种,美观就行了。其实不然,主要有两点考虑:一是要考虑不能散热太快,二是要考虑过电流能力。


使用直铺的方式特点是焊盘的过电流能力很强,对于大功率回路上的器件引脚一定要使用这种方式。同时它的导热性能也很强,虽然工作起来对器件散热有好处,但是这对于电路板焊接人员却是个难题,因为焊盘散热太快不容易挂锡,常常需要使用更大瓦数的烙铁和更高的焊接温度,降低了生产效率。使用直角辐条和45角辐条会减少引脚与铜箔的接触面积,散热慢,焊起来也就容易多了。所以选择过孔焊盘铺铜的连接方式要根据应用场合,综合过电流能力和散热能力一起考虑,小功率的信号线就不要使用直铺了,而对于通过大电流的焊盘则一定要直铺。至于直角还是45度角就看美观了。


为什么提起这个来了呢?因为前一阵一直在研究一款电机驱动器,这个驱动器中H桥的器件老是烧毁,四五年了都找不到原因。在一番辛苦之后终于发现:原来是功率回路中一处器件的焊盘在铺铜时使用了直角辐条的铺铜方式(而且由于铺铜画的不好,实际只出现了两个辐条)。这使得整个功率回路的过电流能力大打折扣。虽然产品在正常使用过程没有任何问题,工作在10A电流的情况下完全正常。但是,当H桥出现短路时,该回路上会出现100A左右的电流,这两根辐条瞬时就烧断了(uS级)。然后呢,功率回路变成了断路,储藏在电机上的能量没有泻放通道就通过一切可能的途径散发出去,这股能量会烧毁测流电阻及相关的运放器件,击毁桥路控制芯片,并窜入数字电路部分的信号与电源中,造成整个设备的严重损毁。整个过程就像用一根头发丝引爆了一个大地雷一样惊心动魄。


那么,为什么在功率回路中的焊盘上只使用了两个辐条呢?为什么不让铜箔直铺过去呢?因为,生产部门的人员说那样的话这个引脚太难焊了!



‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧  END  ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧


免责声明:本文转自网络,版权归原作者所有,如涉及作品版权问题,请及时与我们联系,谢谢!

加入粉丝交流群


张飞实战电子为公众号的各位粉丝,开通了专属学习交流群,想要加群学习讨论/领取文档资料的同学都可以扫描图中运营二维码一键加入哦~ 

(广告、同行勿入)

电源研发精英圈 开关电源研发工程师精英汇集的平台!我们将定期发送开关电源技术资料与行业新闻,欢迎各位关注。(关键字: 电源开发工程师,LED电源,LED驱动电源,电源工程师, 电源学习,电源知识,电源技术,线性电源,逆变电源,电源芯片,电源模块,电源系统)
评论
  • 起源与基础20 世纪 60 年代:可编程逻辑设备(PLD)的概念出现,一种被称为 “重构能力” 的芯片的可编程性吸引了许多工程师和学者。20 世纪 70 年代:最早的可编程逻辑器件 PLD 诞生,其输出结构是可编程的逻辑宏单元,它的硬件结构设计可由软件完成,设计比纯硬件的数字电路更灵活,但结构简单,只能实现小规模电路。诞生与发展20 世纪 80 年代中期:为弥补 PLD 只能设计小规模电路的缺陷,复杂可编程逻辑器件 CPLD 被推出,它具有更复杂的结构,能够实现较大规模的电路设计。1988 年:
    Jeffreyzhang123 2024-12-27 10:41 72浏览
  • 在科技飞速发展的今天,汽车不再仅仅是一种交通工具,更是一个融合了先进技术的移动智能空间。汽车电子作为汽车产业与电子技术深度融合的产物,正以前所未有的速度推动着汽车行业的变革,为我们带来更加智能、安全、舒适的出行体验。汽车电子的发展历程汽车电子的发展可以追溯到上世纪中叶。早期,汽车电子主要应用于发动机点火系统和简单的电子仪表,功能相对单一。随着半导体技术的不断进步,集成电路被广泛应用于汽车领域,使得汽车电子系统的性能得到了显著提升。从电子燃油喷射系统到防抱死制动系统(ABS),从安全气囊到车载导航
    Jeffreyzhang123 2024-12-27 11:53 111浏览
  • 在当今这个科技飞速发展的时代,物联网(IoT)已经不再是一个陌生的概念,它正以一种前所未有的速度改变着我们的生活和工作方式,像一股无形的力量,将世界紧密地连接在一起,引领我们步入一个全新的智能时代。物联网是什么简单来说,物联网就是通过感知设备、网络传输、数据处理等技术手段,实现物与物、人与物之间的互联互通和智能化管理。想象一下,你的家里所有的电器都能 “听懂” 你的指令,根据你的习惯自动调节;工厂里的设备能够实时监测自身状态,提前预警故障;城市的交通系统可以根据实时路况自动优化信号灯,减少拥堵…
    Jeffreyzhang123 2024-12-27 17:18 82浏览
  • 发明阶段(20世纪80年代至90年代)起源:当时ASIC设计成本高,周期长,流片失败率高,业界需要一种通用的半导体器件进行流片前测试和验证,可编程逻辑器件就此产生。诞生:1980年,Xilinx公司成立。1985年,Ross Freeman制造了第一片PFGA芯片XC2064,采用4输入,1输出的LUT和FF结合的基本逻辑单元。发展阶段(1992年至1999年)容量提升:FPGA容量不断上涨,芯片面积逐渐增大,为架构穿心提供空间,复杂功能可以实现。布线问题凸显:缩着芯片复杂度增加,片上资源的互连
    Jeffreyzhang123 2024-12-27 10:26 89浏览
  • 图森未来的“夺权之争”拉扯了这么久,是该画上句号了。大约9年前,侯晓迪、陈默、郝佳男等人共同创立了图森未来,初衷是以L4级别的无人驾驶卡车技术为全球物流运输行业赋能。此后,先后获得了5轮融资,累计融资额超过6.5亿美元,并于2021年成功在美国纳斯达克上市,成为全球自动驾驶第一股。好景不长,2023年市场屡屡传出图森未来裁员、退市的消息。今年1月份,图森未来正式宣布退市,成为了全球首个主动退市的自动驾驶公司。上市匆匆退市也匆匆,其背后深层原因在于高层的频繁变动以及企业的转型调整。最近,图森未来的
    刘旷 2024-12-27 10:23 68浏览
  • 引言工程师作为推动科技进步和社会发展的核心力量,在各个领域发挥着关键作用。为深入了解工程师的职场现状,本次调研涵盖了不同行业、不同经验水平的工程师群体,通过问卷调查、访谈等方式,收集了大量一手数据,旨在全面呈现工程师的职场生态。1. 工程师群体基本信息行业分布:调研结果显示,工程师群体广泛分布于多个行业,其中制造业占比最高,达到 90%,其次是信息技术、电子通信、能源等行业。不同行业的工程师在工作内容、技术要求和职业发展路径上存在一定差异。年龄与经验:工程师群体以中青年为主,30 - 45 岁年
    Jeffreyzhang123 2024-12-27 17:39 115浏览
  • 在当今这个数字化的时代,电子设备无处不在,从我们手中的智能手机、随身携带的笔记本电脑,到复杂的工业控制系统、先进的医疗设备,它们的正常运行都离不开一个关键的 “幕后英雄”—— 印刷电路板(Printed Circuit Board,简称 PCB)。PCB 作为电子设备中不可或缺的重要部件,默默地承载着电子元件之间的连接与信号传输,是整个电子世界的基石。揭开 PCB 的神秘面纱PCB,简单来说,就是一块由绝缘材料制成的板子,上面通过印刷、蚀刻等工艺形成了导电线路和焊盘,用于固定和连接各种电子元件。
    Jeffreyzhang123 2024-12-27 17:21 86浏览
  • 采购与分销是企业运营中至关重要的环节,直接影响到企业的成本控制、客户满意度和市场竞争力。以下从多个方面介绍如何优化采购与分销:采购环节优化供应商管理供应商评估与选择:建立一套全面、科学的供应商评估体系,除了考虑价格因素,还要综合评估供应商的产品质量、交货期、信誉、研发能力、售后服务等。通过多维度评估,选择那些能够提供优质产品和服务,且与企业战略目标相契合的供应商。建立长期合作关系:与优质供应商建立长期稳定的合作关系,这种合作模式可以带来诸多好处。双方可以在信任的基础上进行深度沟通与协作,共同开展
    Jeffreyzhang123 2024-12-27 17:43 111浏览
  • 在科技飞速发展的今天,医疗电子作为一个融合了医学与电子技术的交叉领域,正以前所未有的速度改变着我们的医疗模式和健康生活。它宛如一颗璀璨的明珠,在医疗领域绽放出耀眼的光芒,为人类的健康福祉带来了诸多惊喜与变革。医疗电子的神奇应用医疗电子的应用范围极为广泛,深入到医疗的各个环节。在诊断方面,各种先进的医学成像设备堪称医生的 “火眼金睛”。X 光、CT、MRI 等成像技术,能够清晰地呈现人体内部的结构和病变情况,帮助医生准确地发现疾病。以 CT 为例,它通过对人体进行断层扫描,能够提供比传统 X 光更
    Jeffreyzhang123 2024-12-27 15:46 97浏览
  • 在当今竞争激烈的商业世界中,供应链管理已成为企业生存与发展的核心竞争力之一。它就像一条无形的纽带,将供应商、制造商、分销商、零售商直至最终消费者紧密相连,确保产品和服务能够高效、顺畅地流转。今天,就让我们一同深入探索供应链管理的奥秘。供应链管理是什么简单来说,供应链管理是对从原材料采购、生产制造、产品配送直至销售给最终用户这一整个过程中,涉及的物流、信息流和资金流进行计划、协调、控制和优化的管理活动。它不仅仅是对各个环节的简单串联,更是一种通过整合资源、优化流程,实现整体效益最大化的管理理念和方
    Jeffreyzhang123 2024-12-27 17:27 97浏览
  • 在当今科技飞速发展的时代,工业电子作为现代制造业的中流砥柱,正以前所未有的速度推动着各个行业的变革与进步。从汽车制造到航空航天,从智能家居到工业自动化,工业电子的身影无处不在,为我们的生活和生产带来了巨大的改变。工业电子的崛起与发展工业电子的发展历程可谓是一部波澜壮阔的科技进化史。追溯到上世纪中叶,电子技术开始逐渐应用于工业领域,最初主要是简单的电子控制装置,用于提高生产过程的自动化程度。随着半导体技术、计算机技术和通信技术的不断突破,工业电子迎来了爆发式的增长。集成电路的发明使得电子设备的体积
    Jeffreyzhang123 2024-12-27 15:40 110浏览
  • 一、引言无人机,作为近年来迅速崛起的新兴技术产物,正以前所未有的速度改变着众多行业的运作模式,从民用领域的航拍、物流,到工业领域的测绘、巡检,再到军事领域的侦察、打击等,无人机的身影无处不在。为了深入了解无人机的现状,本次调研综合了市场数据、行业报告、用户反馈等多方面信息,全面剖析无人机的发展态势。二、市场规模与增长趋势随着技术的不断进步和成本的逐渐降低,无人机市场呈现出爆发式增长。近年来,全球无人机市场规模持续扩大,预计在未来几年内仍将保持较高的增长率。从应用领域来看,消费级无人机市场依然占据
    Jeffreyzhang123 2024-12-27 17:29 160浏览
  • 从教师的角度来看,麻省理工学院开除因学术造假的学生,这一决定是合理且必要的。首先,学术诚信是学术研究的基石。在学术界,真实性和原创性是至关重要的。学术造假不仅破坏了学术研究的公正性和准确性,还损害了学术领域的整体声誉。因此,对于任何形式的学术不端行为,包括伪造数据、抄袭等,学校都应采取严厉措施,以维护学术诚信。其次,学校对学生具有管理权,包括对学生的处分权。按照相关规定,学校有权对违纪学生进行警告、严重警告、记过、留校察看、勒令退学、开除学籍等处分。开除学籍是一种严厉的处分,通常适用于严重违反学
    curton 2024-12-28 21:49 36浏览
  • 一、前言 回首2024,对于我而言,是充满挑战与收获的一年。在这一年里,我积极参与了论坛的众多活动,不仅拓宽了我的认知边界(有些东西不是你做不到,而是你想不到),还让我在实践中收获了宝贵的经验和。同时,多种多样的论坛活动让我们全方面的接受新东西,连接新知识,多种类型的的活动交织了你我的2024。在这里说一说对过去一年的活动经历,进行一次年终总结,并谈谈我的收获和感受,以及对2025年的展望。二、活动足迹(一)快速体验:机智云Gokit2.0开发板初体验 机智云Gokit2.0开发板的体验活动让大
    无言的朝圣 2024-12-27 14:50 86浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦