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小小PCB，如何承受100A电流？
) @0 z x% u) r通常的PCB设计电流都不会超过10A，甚至5A。尤其是在家用、消费级电子中，通常PCB上持续的工作电流不会超过2A。但是最近要给公司的产品设计动力走线，持续电流能达到80A左右，考虑瞬时电流以及为整个系统留下余量，动力走线的持续电流应该能够承受100A以上。2 [1 d7 u, D U6 j# y `
# R. v: t8 `; F/ c, }那么问题就来了，怎么样的PCB才能承受住100 A的电流？ ) G3 y! L8 [8 {
方法一：PCB上走线 2 b" g" M3 k9 U( W, Y3 z
要弄清楚PCB的过流能力，我们首先从PCB结构下手。
1 q! m* A/ E, z以双层PCB为例，这种电路板通常是三层式结构：铜皮、板材、铜皮。 7 o/ P/ Q/ w7 \9 S# D7 `0 E
铜皮也就是PCB中电流、信号要通过的路径。 根据中学物理知识可以知道一个物体的电阻与材料、横截面积、长度有关。
2 U `; z1 B3 j% d由于我们的电流是在铜皮上走，所以电阻率是固定的。横截面积可以看作铜皮的厚度，也就是PCB加工选项中的铜厚。
8 g; i9 _7 @7 @- g8 c4 o* l4 s 通常铜厚以OZ来表示，1OZ的铜厚换算过来就是35 um，2OZ是70um，依此类推。 那么可以很轻易地得出结论：在PCB上要通过大电流时，布线就要又短又粗，同时PCB的铜厚越厚越好。
U3 L" u2 v( r# L 实际在工程上，对于布线的长度没有一个严格的标准。工程上通常会用：铜厚/温升/线径，这三个指标来衡量PCB板的载流能力。
5 F) N# R) q* V% F* H0 a以下两个表可以参考： 从表中可以大约知道1OZ铜厚的电路板，在10℃温升时，100mil (2.5mm) 宽度的导线能够通过4.5A的电流。 - M4 w, R# L) q) a/ ?/ s6 H2 o* V
并且，随着宽度的增加，PCB载流能力并不是严格按照线性增加，而是增加幅度慢慢减小，这也是和实际工程里的情况一致。
! G# e x7 E u7 O1 s8 }0 Y如果提高温升，导线的载流能力也能够得到提高。
0 O* P& b' J; s& f5 { 通过这两个表，能得到的PCB布线经验是：增加铜厚、加宽线径、提高PCB散热能够增强PCB的载流能力。 % G- k; g3 X; X1 m
那么如果要走100A的电流，可以选择4OZ的铜厚，走线宽度设置为15mm，双面走线，并且增加散热装置，降低PCB的温升，提高稳定性。
* R6 N% K$ ^7 @& V% {5 w2 ]; d方法二：接线柱线柱
3 s; a& B# n0 v% P除了在PCB上走线之外，还可以采用接线柱的方式走线。 . n/ P, E! ^. U, _& o; e& |- t) v
在PCB上或产品外壳上固定几个能够耐受100A的接线柱如：表贴螺母、PCB接线端子、铜柱等。 5 N7 F- r3 Y( |/ M W" Q) {( N
然后采用铜鼻子等接线端子将能承受100A的导线接到接线柱上。 ! ~4 O- X! _7 S/ d. G9 `
这样大电流就可以通过导线来走。
7 U, G0 F. Y% a: q0 B5 q方法三：定做铜排 I/ {, n- ?* G6 F" l7 g
甚至，还可以定做铜排。
# ^) X s' v! Y: p- m8 j使用铜排来走大电流是工业上常见的做法，例如变压器，服务器机柜等应用都是用铜排来走大电流。
0 u& o( g0 U" \ 附铜排载流能力表： 2 P6 ]. s, c3 V3 R3 {
- p; b( P4 j8 ^' V方法四：特殊工艺 另外还有一些比较特殊的PCB工艺，国内不一定能找得到加工的厂家。 ! h; Y% ]0 X i1 Z- c8 Y2 O0 J
例如英飞凌就有一种PCB，采用3层铜层设计，顶层和底层是信号布线层，中间层是厚度为1.5mm的铜层，专门用于布置电源，这种PCB可以轻易做到小体积过流100A以上。
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发表于 2022-6-1 16:27
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