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小小PCB，如何承受100A电流？
& q5 T% o2 f" ]( m0 z" R* g1 J% }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。
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) s8 W; T9 y. ]( l那么问题就来了，怎么样的PCB才能承受住100 A的电流？
4 n+ r; w2 Q' g- v: T方法一：PCB上走线
) {3 H- V. j( C; ^: @要弄清楚PCB的过流能力，我们首先从PCB结构下手。 1 D0 j8 a7 n( x3 n9 w3 g: I
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。
( b! p/ p+ q" g( |& b0 [; s' X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。 & D8 V6 ^" g/ m, }+ P# c E
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。
4 o# e0 D- ]/ a& C) o) b6 ~ 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。
, i# h% J' d, ~' r 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。
& c% \+ I o5 G7 {$ M8 y3 R# p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。
( T- L! w% w" h) g' |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。 4 E: H6 a9 A) h& U* d! }6 g
如果提高温升，导线的载流能力也能够得到提高。
& o( S7 a& T- J2 A1 x8 g 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。
) U* [2 \$ ?7 p* e; K; R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。
; B! E/ z# K$ ~+ T7 j方法二：接线柱线柱 ) U4 O$ e* Q7 A5 T6 E' p+ {0 U
除了在PCB上走线之外，还可以采用接线柱的方式走线。 * U5 [: e# G! l: X0 E$ ?
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。
& q$ o1 u) {! R' 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。 + A/ K, A$ K- T2 U4 [
这样大电流就可以通过导线来走。 - @& z# i9 [2 |# ^) s
方法三：定做铜排
" W) U9 ]8 ?' T甚至，还可以定做铜排。
9 `; ~9 g) E1 B5 e. U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。) I+ M% M/ j+ m' b4 o% d
附铜排载流能力表：
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$ m8 }% D* r2 P6 o. f# m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。 , i- V) B! V2 P; n0 Z. k
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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