干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？

2021年11月30日 11:26
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通常的PCB設(shè)計電流都不會超過10A，甚至5A。尤其是在家用、消費級電子中，通常PCB上持續(xù)的工作電流不會超過2A。但是最近要給公司的產(chǎn)品設(shè)計動力走線，持續(xù)電流能達到80A左右，考慮瞬時電流以及為整個系統(tǒng)留下余量，動力走線的持續(xù)電流應(yīng)該能夠承受100A以上。


那么問題就來了，怎么樣的PCB才能承受住100 A的電流？


干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖1

方法一：PCB上走線

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖2
干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖3

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖4
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、信號要通過的路徑。 根據(jù)中學(xué)物理知識可以知道一個物體的電阻與材料、橫截面積、長度有關(guān)。

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖5

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加工選項中的銅厚。

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

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

實際在工程上，對于布線的長度沒有一個嚴格的標準。工程上通常會用：銅厚/溫升/線徑，這三個指標來衡量PCB板的載流能力。

以下兩個表可以參考：
干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖6

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

并且，隨著寬度的增加，PCB載流能力并不是嚴格按照線性增加，而是增加幅度慢慢減小，這也是和實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。

通過這兩個表，能得到的PCB布線經(jīng)驗是：增加銅厚、加寬線徑、提高PCB散熱能夠增強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。

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖7

方法二：接線柱

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖8
干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖9

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖10
除了在PCB上走線之外，還可以采用接線柱的方式走線。

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖11

在PCB上或產(chǎn)品外殼上固定幾個能夠耐受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導(dǎo)線來走。

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖12

方法三：定做銅排

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖13
干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖14

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖15
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)器機柜等應(yīng)用都是用銅排來走大電流。

附銅排載流能力表：

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖16

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖17

方法四：特殊工藝

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖18
干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖19

干貨｜PCB能承受住100 A的電流嗎？的圖20
另外還有一些比較特殊的PCB工藝，國內(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，頂層和底層是信號布線層，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流100A以上。
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