PCB板上走100A電流的方法

來源 | EDA365電子論壇

通常的PCB設(shè)計(jì)電流都不會(huì)超過10A，尤其是在家用、消費(fèi)級(jí)電子中，通常PCB上持續(xù)的工作電流不會(huì)超過2A。

但有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)動(dòng)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(dòng)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？

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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(hào)要通過的路徑。

根據(jù)中學(xué)物理知識(shí)可以知道一個(gè)物體的電阻與材料、橫截面積、長(zhǎng)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(duì)于布線的長(zhǎng)度沒有一個(gè)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。工程上通常會(huì)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。

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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。

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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：

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方法四：特殊工藝

另外還有一些比較特殊的PCB工藝，國(guó)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(hào)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。