如何利用PCB走線設計一個0.05歐姆的采樣電阻？

有時候，在設計電路時，需要用到一個阻值比較小的功率電阻作采樣電阻，用來采樣大電流。很多時候我們都會采用一個大封裝的功率電阻來做，例如2010，1812，功率一般0.5W。但是我們有沒有想過用PCB走線來設計一個采樣電阻呢？下面介紹用PCB走線設計一個0.05歐姆的方法。

先認識一下物理知識，導體的電阻率公式：R =ρL/S，其中 ρ 是特定導體的電阻率， L 是導體長度， S 是導體截面積。

由上述的導體的電阻率公式可以知道，要用PCB走線設計出0.05歐姆，必須要知道pcb導體的電阻率，走線的長度，走線的橫截面積。PCB導體材料是銅，而銅的電阻銅的電阻率查表可得：1.75×10E-08, 走線的橫截面積可以由走線寬度和覆銅厚度計算得到，PCB覆銅厚度有1OZ、1/2OZ、1/3OZ等。走線的寬度和長度不能馬上知道，需要計算才能得出。為了計算方便，我們可以用EXCEL表格來把一些滿足要求的值算出來 。如下所示：

由上圖可知，通過excel表格算出了幾組滿足要求的數據。

1、當覆銅厚度是1OZ，走線寬度是1mm，走線長度是10cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.05Ω。
2、當覆銅厚度是1/2OZ，走線寬度是1mm，走線長度是5cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.05Ω。
3、當覆銅厚度是1/3OZ，走線寬度是1mm，走線長度是3.5cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.052Ω。
4、當覆銅厚度是1OZ，走線寬度是2mm，走線長度是20cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.05Ω。
5、當覆銅厚度是1/2OZ，走線寬度是2mm，走線長度是10cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.05Ω。
6、當覆銅厚度是1/3OZ，走線寬度是2mm，走線長度是7cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.05Ω。

算出了滿足阻值要求的PCB走線寬度和長度后，已經可以在PCB上畫過這段導線了。例如，其中一組滿足要求的數據的畫法如圖：

但是，我們還要知道所設計的這個“電阻”的載流能是多大，如果需要流過的電流很大，而設計出來的“電阻”載流能力比它小，就有燒毀的可能。導體的載流能力可以用以下計算方法計算，

（K為修正系數，一般覆銅線在內層時取0.024，在外層時取0.048，T為最大溫升，單位為攝氏度(例如，60℃)，A為覆銅截面積，單位為平方MIL(不是毫米mm，注意是square mil.)

同樣用excel表格計算PCB走線載流能力，把以上滿足條件的幾組數據設計出來的導線的載流能算出來，如下圖所示:

由上圖可知，

1、當覆銅厚度是1OZ，里層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是2.63A。

2、當覆銅厚度是1/2OZ，里層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是1.59A。

3、當覆銅厚度是1/3OZ，里層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是1.19A。

4、當覆銅厚度是1OZ，里層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是4.35A。

5、當覆銅厚度是1/2OZ，里層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是2.63A。

6、當覆銅厚度是1/3OZ，里層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是1.96A。

7、當覆銅厚度是1OZ，外層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是5.26A。

8、當覆銅厚度是1/2OZ，外層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是3.18A。

9、當覆銅厚度是1/3OZ，外層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是2.38A。

10、當覆銅厚度是1OZ，外層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是8.70A。

11、當覆銅厚度是1/2OZ，外層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是5.26A。

12、當覆銅厚度是1/3OZ，外層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是3.93A。

有了以上這些結果，我們就可以根據實際情況選擇合適的數據來設計出滿足我們要求的阻值的PCB導線。