在PCB(印制电路板)设计中,导线宽度(线宽)与它能安全承载的电流大小是至关重要的关系。如果线宽选择不当,可能导致导线过热、性能下降,甚至烧毁。下面这个表格汇总了不同参数下的电流承载能力,可以帮你快速概览。
| 铜厚 (μm) | 对应盎司 (oz) | 线宽 (mm) | 线宽 (mil) | 近似电流承载能力 (A) 467 |
|---|---|---|---|---|
| 35 | 1 oz | 0.15 | 5.9 | 0.20 |
| 35 | 1 oz | 0.40 | 15.7 | 1.10 |
| 35 | 1 oz | 1.00 | 39.4 | 2.30 |
| 50 | ≈1.5 oz | 0.40 | 15.7 | 1.35 |
| 50 | ≈1.5 oz | 1.00 | 39.4 | 2.60 |
| 70 | 2 oz | 0.40 | 15.7 | 1.70 |
| 70 | 2 oz | 1.00 | 39.4 | 3.20 |
注:以上数据基于10℃温升*(一种常见的标准)计算,是重要的参考基准。实际设计中,线宽与电流并非简单的线性比例关系。
🔍 理解核心影响因素
电流承载能力主要取决于以下三个核心因素,理解它们有助于你做出更合理的设计:
导线横截面积:这是最直接的因素。线宽越宽、铜箔越厚,横截面积就越大,允许通过的电流也越大。铜厚通常用盎司(oz)表示,1oz意指1平方英尺面积上铜箔的重量为1盎司,约等于35微米(μm)的物理厚度。
允许温升:指导线通过电流时,温度比环境温度升高的最大值。允许的温升越高,导线能承载的电流就越大。上表数据基于10℃温升,若你的板子可以承受更高温升(如20℃或30℃),相同线宽下能通过的电流会更大。
布线层位置:PCB分为外层(Top/Bottom Layer)和内层(Internal Layer)。外层走线更容易向空气中散热,因此其电流承载能力通常高于相同规格的内层走线。在精确计算时,会使用不同的修正系数(K值)来区分。
🛠️ 掌握设计方法与技巧
在实际工作中,你可以运用以下方法和技巧:
经验法则快速估算:对于需要快速估算的场景,一些工程师会采用“1毫米线宽通过1安培电流”(针对1oz铜厚)或“10mil线宽承受1A电流”的经验法则。这是一种非常保守的估算,留有较大安全余量,适合对压降要求不高的普通信号线。
使用专业计算工具:为了获得精确值,特别是当设计对温升、压降有严格要求时,强烈建议使用专业工具。例如 Saturn PCB Toolkit、PCB Trace Width Calculator 等在线计算器或软件插件。它们基于IPC(国际电子工业联接协会)标准,能综合考虑线宽、铜厚、温升、布线层等所有因素。
大电流处理方案:当单层走线无法满足大电流需求时,可以:
多层并联:在多层板中,于不同层布置相同路径的走线,并通过过孔并联,有效增加总横截面积。
裸铜加锡:在走线上开窗(阻焊层开窗),然后涂覆焊锡。这能显著增加导线的厚度和载流能力。
使用铺铜:用大面积敷铜代替细线,散热和载流性能更好。
💎 重要设计原则
最后,请记住这些关键设计原则:
电源线与地线优先:在布线时,应优先布置电源和地线,并尽可能加宽。一个基本的原则是:地线 > 电源线 > 信号线。
预留安全余量:永远不要让电路工作在理论极限值。在实际电流值的基础上增加20%-30%的安全余量来选择线宽,是保证产品可靠性的重要习惯。
关注焊盘连接:对于需要流过较大电流的元件焊盘(如电源接口、功率器件),其与铜皮的连接方式很重要。避免使用细小的“辐条”连接,大电流焊盘最好采用全连接(直铺),以确保过流能力。
希望这些信息能帮助您更好地进行PCB设计。如果您能告知具体的电流值、板卡层数和空间限制,我可以为您提供更具体的线宽建议。