在PCB設計種線(xiàn)寬與銅鉑厚度和電流之間的關(guān)系

　　以下總結了網(wǎng)上八種電流與線(xiàn)寬的關(guān)系公式，表和計算公式，雖然各不相同（大體相近），但大家可以在實(shí)際的pcb板設計中，綜合考慮PCB板的大小，通過(guò)電流，選擇一個(gè)合適的線(xiàn)寬。

　　一、PCB電流與線(xiàn)寬

　　PCB載流能力的計算一直缺乏權威的技術(shù)方法、公式，經(jīng)驗豐富CAD工程師依靠個(gè)人經(jīng)驗能作出較準確的判斷。但是對于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(xiàn)寬、線(xiàn)厚（銅箔厚度）、容許溫升。大家都知道，PCB走線(xiàn)越寬，載流能力越大。假設在同等條件下，10MIL的走線(xiàn)能承受1A，那么50MIL的走線(xiàn)能承受多大電流，是5A嗎？答案自然是否定的。請看以下來(lái)來(lái)自國際權威機構提供的數據：

　　供的數據：

　　線(xiàn)寬的單位是：Inch（1inch=2.54cm=25.4mm）

　　數據來(lái)源：MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic Equipment

　　二、PCB設計銅鉑厚度、線(xiàn)寬和電流關(guān)系

　　在了解PCB設計銅鉑厚度、線(xiàn)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：“在很多數據表中，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，之所以可以轉化為毫米是因為pcb的敷銅厚度是盎司/平方英寸”

　　PCB設計銅鉑厚度、線(xiàn)寬和電流關(guān)系表

　　也可以使用經(jīng)驗公式計算：0.15×線(xiàn)寬（W）=A

　　以上數據均為溫度在25℃下的線(xiàn)路電流承載值。

　　導線(xiàn)阻抗：0.0005×L/W（線(xiàn)長(cháng)/線(xiàn)寬）

　　電流承載值與線(xiàn)路上元器件數量/焊盤(pán)以及過(guò)孔都直接關(guān)系

　　另外 導線(xiàn)的電流承載值與導線(xiàn)線(xiàn)的過(guò)孔數量焊盤(pán)的關(guān)系

　　導線(xiàn)的電流承載值與導線(xiàn)線(xiàn)的過(guò)孔數量焊盤(pán)存在的直接關(guān)系（目前沒(méi)有找到焊盤(pán)和過(guò)孔孔徑每平方毫米對線(xiàn)路的承載值影響的計算公式，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(shuō)明）這里只做一下簡(jiǎn)單的一些影響到線(xiàn)路電流承載值的主要因素。

　　1、在表格數據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)際設計中還要考慮各種環(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)際設計中，每條導線(xiàn)還會(huì )受到焊盤(pán)和過(guò)孔的影響，如焊盤(pán)教多的線(xiàn)段，在過(guò)錫后，焊盤(pán)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(guò)一些大電流板中焊盤(pán)與焊盤(pán)之間某段線(xiàn)路被燒毀，這個(gè)原因很簡(jiǎn)單，焊盤(pán)因為過(guò)錫完后因為有元件腳和焊錫增強了其那段導線(xiàn)的電流承載值，而焊盤(pán)與焊盤(pán)之間的焊盤(pán)它的最大電流承載值也就為導線(xiàn)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(pán)與焊盤(pán)之間那一段線(xiàn)路，解決方法：增加導線(xiàn)寬度，如板不能允許增加導線(xiàn)寬度，在導線(xiàn)增加一層Solder層（一般1毫米的導線(xiàn)上可以增加一條0.6左右的Solder層的導線(xiàn)，當然你也增加一條1mm的Solder層導線(xiàn)）這樣在過(guò)錫過(guò)后，這條1mm的導線(xiàn)就可以看做一條1.5mm~2mm導線(xiàn)了（視導線(xiàn)過(guò)錫時(shí)錫的均勻度和錫量），如下圖：

　　像此類(lèi)處理方法對于那些從事小家電PCB Layout的朋友并不陌生，因此如果過(guò)錫量夠均勻也錫量也夠多的話(huà)，這條1mm導線(xiàn)就不止可以看做一條2mm的的導線(xiàn)了。而這點(diǎn)在單面大電流板中有為重要。

　　3、圖中焊盤(pán)周?chē)幚矸椒ㄍ瑯邮窃黾訉Ь€(xiàn)與焊盤(pán)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(pán)在3以上的）這樣處理是十分重要的。因為如果焊盤(pán)在3mm以上管腳又在1.2以上，它在過(guò)錫后，這一點(diǎn)焊盤(pán)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(xiàn)路電流承載能力就會(huì )十分的不均勻（特別焊盤(pán)多的時(shí)候），仍然很容易造成焊盤(pán)與焊盤(pán)之間的線(xiàn)路燒斷的可能性。圖中那樣處理可以有效分散單個(gè)焊盤(pán)與周邊線(xiàn)路電流承載值的均勻度。

　　最后再次說(shuō)明：電流承載值數據表只是一個(gè)絕對參考數值，在不做大電流設計時(shí)，按表中所提供的數據再增加10%量就絕對可以滿(mǎn)足設計要求。而在一般單面板設計中，以銅厚35um，基本可以于1比1的比例進(jìn)行設計，也就是1A的電流可以以1mm的導線(xiàn)來(lái)設計，也就能夠滿(mǎn)足要求了（以溫度105度計算）。

　　三、PCB設計時(shí)銅箔厚度，走線(xiàn)寬度和電流的關(guān)系

　　信號的電流強度。當信號的平均電流較大時(shí)，應考慮布線(xiàn)寬度所能承載的的電流，線(xiàn)寬可參考以下數據：

　　PCB設計時(shí)銅箔厚度，走線(xiàn)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(jiàn)下表：

　　注：

　　i. 用銅皮作導線(xiàn)通過(guò)大電流時(shí)，銅箔寬度的載流量應參考表中的數值降額50%去選擇考慮。

　　ii. 在PCB設計加工中，常用OZ（盎司）作為銅皮厚度的單位，1 OZ銅厚的定義為1 平方英尺面積內銅箔的重量為一盎，對應的物理厚度為35um;2OZ銅厚為70um。

　　摘自：華為PCB布線(xiàn)規范內部資料 P10

　　四、如何確定大電流導線(xiàn)線(xiàn)寬

　　五 利用PCB的溫度阻抗計算軟件計算（計算線(xiàn)寬，電流，阻抗等）PCBTEMP

　　依次填入Location （External/Internal）導線(xiàn)在表面還是在FR-4板內部、Temp 溫度（Degree C）、Width線(xiàn)寬（Mil）、Thickness厚度（Oz/Mil），再點(diǎn)Solve即可求出通過(guò)的電流，也可以知道通過(guò)的電流，求線(xiàn)寬。非常方便。

　　可以看到同第一種方法的結果差不多（20攝氏度，10mil線(xiàn)寬，也就是0.010inch線(xiàn)寬，銅箔厚度為1 Oz）

　　六 經(jīng)驗公式

　　I=KT0.44A0.75

　?。↘為修正系數，一般覆銅線(xiàn)在內層時(shí)取0.024，在外層時(shí)取0.048

　　T為最大溫升，單位為攝氏度（銅的熔點(diǎn)是1060℃）

　　A為覆銅截面積，單位為平方MIL（不是毫米mm，注意是square mil.）

　　I為容許的最大電流，單位為安培（amp）

　　一般 10mil=0.010inch=0.254可為 1A，250MIL=6.35mm， 為 8.3A

　　七、某網(wǎng)友提供的計算方法如下

　　先計算track的截面積，大部分pcb的銅箔厚度為35um（不確定的話(huà)可以問(wèn)pcb廠(chǎng)家）它乘上線(xiàn)寬就是截面積，注意換算成平方毫米。 有一個(gè)電流密度經(jīng)驗值，為15~25安培/平方毫米。把它稱(chēng)上截面積就得到通流容量。

　　八、 關(guān)于線(xiàn)寬與過(guò)孔鋪銅的一點(diǎn)經(jīng)驗

　　我們在畫(huà)PCB時(shí)一般都有一個(gè)常識，即走大電流的地方用粗線(xiàn)（比如50mil，甚至以上），小電流的信號可以用細線(xiàn)（比如10mil）。對于某些機電控制系統來(lái)說(shuō)，有時(shí)候走線(xiàn)里流過(guò)的瞬間電流能夠達到100A以上，這樣的話(huà)比較細的線(xiàn)就肯定會(huì )出問(wèn)題。

　　一個(gè)基本的經(jīng)驗值是：10A/平方mm，即橫截面積為1平方毫米的走線(xiàn)能安全通過(guò)的電流值為10A。如果線(xiàn)寬太細的話(huà)，在大電流通過(guò)時(shí)走線(xiàn)就會(huì )燒毀。當然電流燒毀走線(xiàn)也要遵循能量公式：Q=I*I*t，比如對于一個(gè)有10A電流的走線(xiàn)來(lái)說(shuō)，突然出現一個(gè)100A的電流毛刺，持續時(shí)間為us級，那么30mil的導線(xiàn)是肯定能夠承受住的。（這時(shí)又會(huì )出現另外一個(gè)問(wèn)題？？導線(xiàn)的雜散電感，這個(gè)毛刺將會(huì )在這個(gè)電感的作用下產(chǎn)生很強的反向電動(dòng)勢，從而有可能損壞其他器件。越細越長(cháng)的導線(xiàn)雜散電感越大，所以實(shí)際中還要綜合導線(xiàn)的長(cháng)度進(jìn)行考慮）

　　一般的PCB繪制軟件對器件引腳的過(guò)孔焊盤(pán)鋪銅時(shí)往往有幾種選項：直角輻條，45度角輻條，直鋪。他們有何區別呢？新手往往不太在意，隨便選一種，美觀(guān)就行了。其實(shí)不然。主要有兩點(diǎn)考慮：一是要考慮不能散熱太快，二是要考慮過(guò)電流能力。

　　使用直鋪的方式特點(diǎn)是焊盤(pán)的過(guò)電流能力很強，對于大功率回路上的器件引腳一定要使用這種方式。同時(shí)它的導熱性能也很強，雖然工作起來(lái)對器件散熱有好處，但是這對于電路板焊接人員卻是個(gè)難題，因為焊盤(pán)散熱太快不容易掛錫，常常需要使用更大瓦數的烙鐵和更高的焊接溫度，降低了生產(chǎn)效率。使用直角輻條和45角輻條會(huì )減少引腳與銅箔的接觸面積，散熱慢，焊起來(lái)也就容易多了。所以選擇過(guò)孔焊盤(pán)鋪銅的連接方式要根據應用場(chǎng)合，綜合過(guò)電流能力和散熱能力一起考慮，小功率的信號線(xiàn)就不要使用直鋪了，而對于通過(guò)大電流的焊盤(pán)則一定要直鋪。至于直角還是45度角就看美觀(guān)了。

　　為什么提起這個(gè)來(lái)了呢？因為前一陣一直在研究一款電機驅動(dòng)器，這個(gè)驅動(dòng)器中H橋的器件老是燒毀，四五年了都找不到原因。在一番辛苦之后終于發(fā)現：原來(lái)是功率回路中一處器件的焊盤(pán)在鋪銅時(shí)使用了直角輻條的鋪銅方式（而且由于鋪銅畫(huà)的不好，實(shí)際只出現了兩個(gè)輻條）。這使得整個(gè)功率回路的過(guò)電流能力大打折扣。雖然產(chǎn)品在正常使用過(guò)程沒(méi)有任何問(wèn)題，工作在10A電流的情況下完全正常。但是，當H橋出現短路時(shí)，該回路上會(huì )出現100A左右的電流，這兩根輻條瞬時(shí)就燒斷了（uS級）。然后呢，功率回路變成了斷路，儲藏在電機上的能量沒(méi)有瀉放通道就通過(guò)一切可能的途徑散發(fā)出去，這股能量會(huì )燒毀測流電阻及相關(guān)的運放器件，擊毀橋路控制芯片，并竄入數字電路部分的信號與電源中，造成整個(gè)設備的嚴重損毀。整個(gè)過(guò)程就像用一根頭發(fā)絲引爆了一個(gè)大地雷一樣驚心動(dòng)魄。

　　那么，為什么在功率回路中的焊盤(pán)上只使用了兩個(gè)輻條呢？為什么不讓銅箔直鋪過(guò)去呢？因為，生產(chǎn)部門(mén)的人員說(shuō)那樣的話(huà)這個(gè)引腳太難焊了！設計者正是聽(tīng)了生產(chǎn)人員的話(huà)，所以才。。.