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小小PCB，如何承受100A电流？* d5 o' n2 p1 h8 @) b
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。; D/ x1 ]) T% S: ^8 S
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那么问题就来了，怎么样的PCB才能承受住100 A的电流？ * Z8 G! j' ?5 @) L5 ` G5 u
方法一：PCB上走线 0 C" J# N4 k4 n! z' A' k' i
要弄清楚PCB的过流能力，我们首先从PCB结构下手。 8 l( P1 n+ a4 o# O( f3 x, x
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。 0 m" c3 U0 v6 O7 ]3 V
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。
, `1 M% C' \9 d+ g. x5 [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。
/ C( Y8 t9 h8 m2 v( V 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。; g( S1 @" x. _. o- o G
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。
, {6 i5 g2 f4 e0 o s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。 & s$ l: m( H2 ^& L* c' u. |' B
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。
# }( I& f e8 n/ I& Q9 ~如果提高温升，导线的载流能力也能够得到提高。. q7 H8 A& Z# {. ^, }& l$ b' R7 Z
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。 5 S4 l( v" j2 N
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。 " k! t) Z+ `' ]* L) Y/ M
方法二：接线柱线柱
$ s5 k( T; ^6 A4 K5 n2 c2 }) e除了在PCB上走线之外，还可以采用接线柱的方式走线。 9 q! Z' x; R- U6 H$ r3 D
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。 7 m, k/ a i! \# h* F, S
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。 1 x& L6 s/ _* C2 g
这样大电流就可以通过导线来走。 & `6 I" u x* U: R- o F
方法三：定做铜排 ; O8 Q- y9 F1 H9 V
甚至，还可以定做铜排。
7 `# V8 e7 A3 D6 T6 Z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。4 I1 j* m7 [2 h, _, o
附铜排载流能力表：
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$ H, w. _6 f: Z L' f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。 ) }( {* z' T) b( J, o0 C, E
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。 # |. w# v s. A& k4 S
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发表于 2022-6-1 16:27
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