什么樣的PCB才能承受住100 A的電流?
發(fā)布時(shí)間:2021-08-25 來源:高速射頻百花潭 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】通常的PCB設(shè)計(jì)電流都不會(huì)超過10 A,甚至5 A。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)超過2 A。但是最近要給公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)動(dòng)力走線,持續(xù)電流能達(dá)到80 A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100 A以上。
通常的PCB設(shè)計(jì)電流都不會(huì)超過10 A,甚至5 A。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)超過2 A。但是最近要給公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)動(dòng)力走線,持續(xù)電流能達(dá)到80 A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100 A以上。
那么問題就來了,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來表示,1 OZ的銅厚換算過來就是35 um,2 OZ是70 um,依此類推。那么可以很輕易地得出結(jié)論:在PCB上要通過大電流時(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1 OZ銅厚的電路板,在10°溫升時(shí),100 mil (2.5 mm) 寬度的導(dǎo)線能夠通過4.5 A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。
那么如果我要走100 A的電流,我可以選擇4 OZ的銅厚,走線寬度設(shè)置為15 mm,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
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100 A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100 A的導(dǎo)線接到接線柱上。這樣大電流就可以通過導(dǎo)線來走。
方法三:定做銅排
甚至,還可以定做銅排。使用銅排來走大電流是工業(yè)上常見的做法,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。英飛凌就有一種PCB,采用3 層銅層設(shè)計(jì),頂層和底層是信號(hào)布線層,中間層是厚度為1.5 mm的銅層,專門用于布置電源,這種PCB可以輕易做到小體積過流100 A以上。
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