一、PCB電流與線寬
PCB載流能力的計(jì)算一直缺乏權(quán)威的技術(shù)方法、公式,經(jīng)驗(yàn)豐富CAD工程師依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)?zāi)茏鞒鲚^準(zhǔn)確的判斷。但是對(duì)于CAD新手,不可謂遇上一道難題。
PCB的載流能力取決與以下因素:線寬、線厚(銅箔厚度)、容許溫升。大家都知道,PCB走線越寬,載流能力越大。假設(shè)在同等條件下,10MIL的走線能承受1A,那么50MIL的走線能承受多大電流,是5A嗎?答案自然是否定的。請(qǐng)看以下來來自國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù):
線寬的單位是:Inch(1inch=2.54cm=25.4mm)
數(shù)據(jù)來源:MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic Equipment
二、PCB設(shè)計(jì)銅鉑厚度、線寬和電流關(guān)系
在了解PCB設(shè)計(jì)銅鉑厚度、線寬和電流關(guān)系之前先讓我們了解一下PCB 敷銅厚度的單位盎司、英寸和毫米之間的換算:"在很多數(shù)據(jù)表中,PCB 的敷銅厚度常常用盎司做單位,它與英寸和毫米的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下:
1 盎司 = 0.0014 英寸 = 0.0356 毫米(mm)
2 盎司 = 0.0028 英寸 = 0.0712 毫米(mm)
盎司是重量單位,之所以可以轉(zhuǎn)化為毫米是因?yàn)閜cb的敷銅厚度是盎司/平方英寸"
PCB設(shè)計(jì)銅鉑厚度、線寬和電流關(guān)系表
也可以使用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:0.15×線寬(W)=A
以上數(shù)據(jù)均為溫度在25℃下的線路電流承載值.
導(dǎo)線阻抗:0.0005×L/W(線長(zhǎng)/線寬)
電流承載值與線路上元器件數(shù)量/焊盤以及過孔都直接關(guān)系
另外 導(dǎo)線的電流承載值與導(dǎo)線線的過孔數(shù)量焊盤的關(guān)系
導(dǎo)線的電流承載值與導(dǎo)線線的過孔數(shù)量焊盤存在的直接關(guān)系(目前沒有找到焊盤和過孔孔徑每平方毫米對(duì)線路的承載值影響的計(jì)算公式,有心的朋友可以自己去找一下,個(gè)人也不是太清楚,不在說明)這里只做一下簡(jiǎn)單的一些影響到線路電流承載值的主要因素。
1、在表格數(shù)據(jù)中所列出的承載值是在常溫25度下的最大能夠承受的電流承載值,因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中還要考慮各種環(huán)境、制造工藝、板材工藝、板材質(zhì)量等等各種因素。所以表格提供只是做為一種參考值。
2、在實(shí)際設(shè)計(jì)中,每條導(dǎo)線還會(huì)受到焊盤和過孔的影響,如焊盤教多的線段,在過錫后,焊盤那段它的電流承載值就會(huì)大大增加了,可能很多人都有看過一些大電 流板中焊盤與焊盤之間某段線路被燒毀,這個(gè)原因很簡(jiǎn)單,焊盤因?yàn)檫^錫完后因?yàn)橛性_和焊錫增強(qiáng)了其那段導(dǎo)線的電流承載值,而焊盤與焊盤之間的焊盤它的最 大電流承載值也就為導(dǎo)線寬度允許最大的電流承載值。因此在電路瞬間波動(dòng)的時(shí)候,就很容易燒斷焊盤與焊盤之間那一段線路,解決方法:增加導(dǎo)線寬度,如板不能 允許增加導(dǎo)線寬度,在導(dǎo)線增加一層Solder層(一般1毫米的導(dǎo)線上可以增加一條0.6左右的Solder層的導(dǎo)線,當(dāng)然你也增加一條1mm的 Solder層導(dǎo)線)這樣在過錫過后,這條1mm的導(dǎo)線就可以看做一條1.5mm~2mm導(dǎo)線了(視導(dǎo)線過錫時(shí)錫的均勻度和錫量),如下圖:
像此類處理方法對(duì)于那些從事小家電PCB Layout的朋友并不陌生,因此如果過錫量夠均勻也錫量也夠多的話,這條1mm導(dǎo)線就不止可以看做一條2mm的的導(dǎo)線了。而這點(diǎn)在單面大電流板中有為重要。
3、圖中焊盤周圍處理方法同樣是增加導(dǎo)線與焊盤電流承載能力均勻度,這個(gè)特別在大電流粗引腳的板中(引腳大于1.2以上,焊盤在3以上的)這樣處理是十分 重要的。因?yàn)槿绻副P在3mm以上管腳又在1.2以上,它在過錫后,這一點(diǎn)焊盤的電流就會(huì)增加好幾十倍,如果在大電流瞬間發(fā)生很大波動(dòng)時(shí),這整條線路電流 承載能力就會(huì)十分的不均勻(特別焊盤多的時(shí)候),仍然很容易造成焊盤與焊盤之間的線路燒斷的可能性。圖中那樣處理可以有效分散單個(gè)焊盤與周邊線路電流承載 值的均勻度。
最后再次說明:電流承載值數(shù)據(jù)表只是一個(gè)絕對(duì)參考數(shù)值,在不做大電流設(shè)計(jì)時(shí),按表中所提供的數(shù)據(jù)再增加10%量就絕對(duì)可以滿足設(shè)計(jì)要求。而在一般單面板設(shè) 計(jì)中,以銅厚35um,基本可以于1比1的比例進(jìn)行設(shè)計(jì),也就是1A的電流可以以1mm的導(dǎo)線來設(shè)計(jì),也就能夠滿足要求了(以溫度105度計(jì)算)。
三、PCB設(shè)計(jì)時(shí)銅箔厚度,走線寬度和電流的關(guān)系
信號(hào)的電流強(qiáng)度。當(dāng)信號(hào)的平均電流較大時(shí),應(yīng)考慮布線寬度所能承載的的電流,線寬可參考以下數(shù)據(jù):
PCB設(shè)計(jì)時(shí)銅箔厚度,走線寬度和電流的關(guān)系
不同厚度,不同寬度的銅箔的載流量見下表:
PCB設(shè)計(jì)銅鉑厚度、線寬和電流關(guān)系
注:
i. 用銅皮作導(dǎo)線通過大電流時(shí),銅箔寬度的載流量應(yīng)參考表中的數(shù)值降額50%去選擇考慮。
ii. 在PCB設(shè)計(jì)加工中,常用OZ(盎司)作為銅皮厚度的單位,1 OZ銅厚的定義為1 平方英尺面積內(nèi)銅箔的重量為一盎,對(duì)應(yīng)的物理厚度為35um;2OZ銅厚為70um。