小小PCB，如何承受100A電流？

時(shí)間：2022-06-01作者：深圳市造物工場(chǎng)科技有限公司瀏覽：204

通常的PCB設(shè)計(jì)電流都不會(huì)**過(guò)10A，甚至5A。尤其是在家用、消費(fèi)級(jí)電子中，通常PCB上持續(xù)的工作電流不會(huì)**過(guò)2A。但是較近要給公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)動(dòng)力走線，持續(xù)電流能達(dá)到80A左右，考慮瞬時(shí)電流以及為整個(gè)系統(tǒng)留下余量，動(dòng)力走線的持續(xù)電流應(yīng)該能夠承受100A以上。

那么問(wèn)題就來(lái)了，怎么樣的PCB才能承受住100 A的電流？




方法一：PCB上走線




要弄清楚PCB的過(guò)流能力，我們首先從PCB結(jié)構(gòu)下手。




以雙層PCB為例，這種電路板通常是三層式結(jié)構(gòu)：銅皮、板材、銅皮。




銅皮也就是PCB中電流、信號(hào)要通過(guò)的路徑。

根據(jù)中學(xué)物理知識(shí)可以知道一個(gè)物體的電阻與材料、橫截面積、長(zhǎng)度有關(guān)。




 

由于我們的電流是在銅皮上走，所以電阻率是固定的。橫截面積可以看作銅皮的厚度，也就是PCB加工選項(xiàng)中的銅厚。


通常銅厚以O(shè)Z來(lái)表示，1OZ的銅厚換算過(guò)來(lái)就是35 um，2OZ是70um，依此類推。

那么可以很輕易地得出結(jié)論：在PCB上要通過(guò)大電流時(shí)，布線就要又短又粗，同時(shí)PCB的銅厚越厚越好。


實(shí)際在工程上，對(duì)于布線的長(zhǎng)度沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。工程上通常會(huì)用：銅厚/溫升/線徑，這三個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量PCB板的載流能力。
以下兩個(gè)表可以參考：

 

從表中可以大約知道1OZ銅厚的電路板，在10℃溫升時(shí)，100mil (2.5mm) 寬度的導(dǎo)線能夠通過(guò)4.5A的電流。




并且，隨著寬度的增加，PCB載流能力并不是嚴(yán)格按照線性增加，而是增加幅度慢慢減小，這也是和實(shí)際工程里的情況一致。




如果提高溫升，導(dǎo)線的載流能力也能夠得到提高。


通過(guò)這兩個(gè)表，能得到的PCB布線經(jīng)驗(yàn)是：增加銅厚、加寬線徑、提高PCB散熱能夠增強(qiáng)PCB的載流能力。




那么如果要走100A的電流，可以選擇4OZ的銅厚，走線寬度設(shè)置為15mm，雙面走線，并且增加散熱裝置，降低PCB的溫升，提高穩(wěn)定性。




方法二：接線柱線柱




除了在PCB上走線之外，還可以采用接線柱的方式走線。




 

在PCB上或產(chǎn)品外殼上固定幾個(gè)能夠耐受100A的接線柱如：表貼螺母、PCB接線端子、銅柱等。




然后采用銅鼻子等接線端子將能承受100A的導(dǎo)線接到接線柱上。




這樣大電流就可以通過(guò)導(dǎo)線來(lái)走。




方法三：定做銅排




甚至，還可以定做銅排。




使用銅排來(lái)走大電流是工業(yè)上常見(jiàn)的做法，例如變壓器，服務(wù)器機(jī)柜等應(yīng)用都是用銅排來(lái)走大電流。


附銅排載流能力表：




 




方法四：特殊工藝

另外還有一些比較特殊的PCB工藝，國(guó)內(nèi)不一定能找得到加工的廠家。




例如英飛凌就有一種PCB，采用3層銅層設(shè)計(jì)，**層和底層是信號(hào)布線層，中間層是厚度為1.5mm的銅層，專門用于布置電源，這種PCB可以輕易做到小體積過(guò)流100A以上。





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