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决定PCB走线宽度的因素有哪些

PCB走线宽度与通过电流的对应关系是什么?
决定PCB走线宽度的因素有哪些?

回帖(1)

李麒铭

2021-9-27 10:05:00
  1,PCB走线宽度和走过的电流对照表
  一般线路板厂家以OZ表示铜箔厚度,1OZ的厚度表示将1OZ重量的铜均匀铺在1平方英尺面积上达到的铜箔厚度,约为0.035mm。所以35um,50um,70um,对应的以oz为计量单位的厚度为1OZ,1.5OZ,2OZ.
  它是用单位面积的重量来表示铜箔的平均厚度。用公式来表示即:1OZ=28.35g/FT2
  
  从表中得知:铜厚35um 线宽0.4mm 对应1.1A;
  铜厚50um 线宽0.4mm 对应1.35A;
  铜厚70um 线宽0.4mm 对应1.7A.
  标准PCB板的铜箔厚度为35um,按照上表 理想情况下 导线只要0.4mm宽就可以过1A电流,当然是在 温升、厚度、工艺稳定的情况下 ,是用1mm过1A ?还是用10mm过1A,会不会太过保守?
  为了安全起见:我一般也是按照1mm宽导线 过1A电流,安全量也是足够的。
  当用铜皮作导线通过大电流时,铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考,还有别的办法可以解决。
  我看到一些电源电路中由于PCB板的限制,通过大电流的线路设计成长的焊盘,并在上面淌上焊锡,形成很粗的电流通路。
  除去在铜箔镀锡可增加通过电流外,可考虑PCB多网路增加电流,如正反双面均布同样线路,也可用加短连线的办法增加电流。
  铜导线安全载流量:5-8A/mm2,铝导线3-5A/mm2
  告诉你bai一个口诀:10下五,100上二,25、35四三界,du铜zhi线升级算,裸线加一半。比如:dao10平方以下的铝导线载zhuan流量为导线面积乘5,100以上乘2,23-10平方乘四,35-100之间乘三。铜导线:10平方的铜导线升级按16平方算。如果裸导线计算结果再乘1.5。比如:10平方铜导线,按16平方算,载流量为16*4,如果是锞导线16*4*1.5.
  电流有集肤效应。多股线du比单股线承载的电流大。
  铝线电阻比铜线大,铝线承载的电流小于铜线。参考数值:
  铝线每平方毫米可承载4A, 铜线每平方毫米可承载10A。
  4平方毫米的铝线约可承载16A电流,4平方毫米的铜线约可承载40A电流。
  2,外层布线不同长度载流能力(单位1mil=0.0254mm)
  
  PCB走线宽度 一般低频小电流,选用10mil,特殊密集,选择6mil。 PCB走线宽度决定因素: 电流的大小:电流大的线要宽些,电流小的线可细些。 工作频率的高低:。。。
  1、首先PCB电源线的宽度最好在40mil以上,最低也要在25mil以上,在条件允许的情况下尽量宽;
  2、另外还要考虑实际的电流,一般10mil可承受的最大电流为1A,根据实际电流选取合适线宽;
  3、电源的地线要宽于V+的线宽,并尽量包围着V+以减少干扰,降低电源纹波;
  4、换算成mm可简单记为电源正不低于0.6mm,电源负要大于电源正,且包围在电源正周围。
  3,多层板由 n块单面板作外层和m块双面板作内层 构成
  单面板:
  单面板(Single-Sided Boards) 在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,导线则集中在另一面上(有贴片元件时和导线为同一面,插件器件再另一面)。因为导线只出现在其中一面,所以这种PCB叫作单面板(Single-sided)。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面,布线间不能交叉而必须绕独自的路径),所以只有早期的电路才使用这类的板子。
  双面板:
  双面板(Double-Sided Boards) 这种电路板的两面都有布线,不 过要用上两面的导线,必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的“桥梁”叫做导孔(via)。导孔是在PCB上,充满或涂上金属的小洞,它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍,双面板解决了单面板中因为布线交错的难点(可以通过孔导通到另一面),它更适合用在比单面板更复杂的电路上。
  多层板:
  多层板(Multi-Layer Boards) 为了增加可以布线的面积,多层板用上了更多单或双面的布线板。用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板,通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了,也称为多层印刷线路板。板子的层数并不代表有几层独立的布线层,在特殊情况下会加入空层来控制板厚,通常层数都是偶数,并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构,不过技术上理论可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板,不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替,超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧密的结合,一般不太容易看出实际数目,不过如果仔细观察主机板,还是可以看出来。
  4,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/mm2,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,忽然出现一个 100A 的电流毛刺,连续时间为 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,从而有可能破坏其他器件。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。他们有何分别呢?
  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。
  运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运用这种方式。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,常常需要运用更大瓦数的烙铁和更高的焊接温度,降低了生产效率。
  运用直角辐条和 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使用场合,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运用直铺了,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运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。虽然产品在正常运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。
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