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干貨 | PCB上走100A電流的方法

來源:深圳市晧辰電子科技有限公司   2021年03月20日 18:04  
通常的PCB設(shè)計(jì)電流都不會超過10A,尤其是在家用、消費(fèi)級電子中,通常PCB上持續(xù)的工作電流不會超過2A。
 
但有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)動力走線,持續(xù)電流能能達(dá)到80A左右,考慮瞬時(shí)電流以及為整個(gè)系統(tǒng)留下余量,動力走線的持續(xù)電流應(yīng)該能夠承受100A以上。
 
那么問題就來了,怎么樣的PCB才能承受住100A的電流?
 

方法一:PCB上走線

 
 

 

 
要弄清楚PCB的過流能力,我們首先從PCB結(jié)構(gòu)下手。以雙層PCB為例,這種電路板通常是三層式結(jié)構(gòu):銅皮、板材、銅皮。銅皮也就是PCB中電流、信號要通過的路徑。
 
根據(jù)中學(xué)物理知識可以知道一個(gè)物體的電阻與材料、橫截面積、長度有關(guān)。由于我們的電流是在銅皮上走,所以電阻率是固定的。橫截面積可以看作銅皮的厚度,也就是PCB加工選項(xiàng)中的銅厚。
 
通常銅厚以O(shè)Z來表示,1 OZ的銅厚換算過來就是35 um,2 OZ是70 um,依此類推。那么可以很輕易地得出結(jié)論:在PCB上要通過大電流時(shí),布線就要又短又粗,同時(shí)PCB的銅厚越厚越好。
 
實(shí)際在工程上,對于布線的長度沒有一個(gè)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。工程上通常會用:銅厚/溫升/線徑,這三個(gè)指標(biāo)來衡量PCB板的載流能力。
 
以下兩個(gè)表可以參考:
 
從表中可以大約知道1 OZ銅厚的電路板,在10°溫升時(shí),100 mil (2.5 mm) 寬度的導(dǎo)線能夠通過4.5 A的電流。
 
并且隨著寬度的增加,PCB載流能力并不是嚴(yán)格按照線性增加,而是增加幅度慢慢減小,這也是和實(shí)際工程里的情況一致。如果提高溫升,導(dǎo)線的載流能力也能夠得到提高。
 
通過這兩個(gè)表,能得到的PCB布線經(jīng)驗(yàn)是:增加銅厚、加寬線徑、提高PCB散熱能夠增強(qiáng)PCB的載流能力。
 
那么如果我要走100 A的電流,我可以選擇4 OZ的銅厚,走線寬度設(shè)置為15 mm,雙面走線,并且增加散熱裝置,降低PCB的溫升,提高穩(wěn)定性。
 

方法二:接線柱

 
 

 

除了在PCB上走線之外,還可以采用接線柱的方式走線。
 
在PCB上或產(chǎn)品外殼上固定幾個(gè)能夠耐受100 A的接線柱如:表貼螺母、PCB接線端子、銅柱等。
 
然后采用銅鼻子等接線端子將能承受100 A的導(dǎo)線接到接線柱上。這樣大電流就可以通過導(dǎo)線來走。
 

方法三:定做銅排

 
 

 

甚至,還可以定做銅排。使用銅排來走大電流是工業(yè)上常見的做法,例如變壓器,服務(wù)器機(jī)柜等應(yīng)用都是用銅排來走大電流。
 
附銅排載流能力表:

 

方法四:特殊工藝

 
 

 

另外還有一些比較特殊的PCB工藝,國內(nèi)不一定能找得到加工的廠家。
 
英飛凌就有一種PCB,采用3層銅層設(shè)計(jì),頂層和底層是信號布線層,中間層是厚度為1.5 mm的銅層,專門用于布置電源,這種PCB可以輕易做到小體積過流100 A以上。

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