PCB Thinking】PCB怎样才能承受住100 A的电流？

电子芯期天 2021-05-09 08:00

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。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。

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