|PCB能承受住100 A的电流吗?
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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 。 但是如果要给公司的产品设计动力走线 , 持续电流能达到80A左右 , 则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 。
那么问题就来了 , 怎么样的PCB才能承受住100 A的电流?
方法一:PCB上走线
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:铜皮、板材、铜皮 。
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 。
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 。
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 。
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 。
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 。
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 。
如果提高温升 , 导线的载流能力也能够得到提高 。
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 。
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 。
方法二:接线柱
除了在PCB上走线之外 , 还可以采用接线柱的方式走线 。 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 。 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 。 这样大电流就可以通过导线来走 。
方法三:定做铜排
甚至 , 还可以定做铜排 。
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 。
附铜排载流能力表:
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 。
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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