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标题: 工程师分享：PCB设计之电流与线宽的关系 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2015-5-14 16:05 标题: 工程师分享：PCB设计之电流与线宽的关系

关于PCB线宽和电流的经验公式，关系表和软件网上都很多，本文把网上的整理了一下，旨在给广大工程师在设计PCB板的时候提供方便。
　　以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。
　　一、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：
　　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

　　二、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"
　　PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表

　　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。　六经验公式
　　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
　　七、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。
　　八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！

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