浅谈PCB设计中电流与线宽的关系

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关注的都是帅哥美女，(>Д

 

 

目前由于成本的原因， PCB 面积越来越小化，这给工程师带来很大的挑战，除了考虑电路精简、合理布局、改变元件封装等外，也要考虑走线的宽度。

 

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：铜箔、板材、铜箔。

 

铜箔也就是PCB中电流、信号要通过的路径。

 

首先要说一下PCB的铜箔厚度，PCB铜箔的厚度是以盎司(OZ)为单位。

 

盎司(OZ)是重量的单位, 国际上用单位面积的重量来控制铜皮的厚度。1OZ意思是重量1OZ的铜均匀平铺在1平方英尺（FT2）的面积上所达到的厚度，1OZ=35um=0.035mm。

 

一般PCB铜厚有三个尺寸，0.5OZ、1OZ和2OZ。我们常用的多层板，一般表层铜厚为1OZ，内层铜厚为0.5OZ。2OZ一般用于大电流的线路板。

 

PCB的载流能力主要和线宽、线厚（铜箔厚度）以及温升有关系，线宽越大，载流能力越强，允许温升越高，可以流过的电流就越大，但同时PCB使用寿命会缩短，因此一般最大温升为10℃或20℃。

 

 

国际通用PCB制作标准IPC-2221规范给出的线宽计算公式为：

 

 

其中公式中参数含义为： 1、I为容许通过的最大电流，单位为安培A。 2、0.024和0.048为修正系数，一般用K表示，内层走线，K=0.024，表层走线，K=0.048。 3、dT为最大温升，单位为摄氏度℃。 4、A为走线截面积，截面积等于铜厚乘以线宽，单位为平方mil。

 

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）。   

 

通常大电流的做法有以下四种： 1）增加导线宽度。 2）在导线增加一层Solder层这样在过锡过后，这条1mm的导线就可以看做一条1.5mm~2mm导线了（导线过锡时均匀度和锡厚度）。 3）采用更厚的铜箔线路板，例如2OZ。 4) 使用铜排来走大电流。在PCB板上焊接定制铜排来走更大电流，例如30A-50A。

 

除了导线，过孔的导电能力也需要考虑。  

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。

 

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。  

 

DCDC的输出电容之后，一般会直接打过孔连到内层去。这里要注意打孔不可以过于密集，每个过孔之间要留足过电流的铜箔宽度。否则就会导致DCDC的输出能力是足够的，但就是送不到后面去。

 

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