鑫景福致力于满足“快速服务,零缺陷,支持无理由退换”PCBA订购单需求。
PCBA方案设计
PCBA方案设计
PCB走线电流容量在PCB设计中的作用
15Sep
Andy 0条评论

PCB走线电流容量在PCB设计中的作用

PCB走线电流容量在PCB设计中的作用


当涉及PCB设计时,PCB布线电流容量的限制非常重要。 尽管 IPC-2221 通用设计指南是一个很好的起点,但 PCB 布线宽度计算器提供了可用于电路板设计的准确值。

PCB上布线的电流容量由布线宽度、布线厚度、所需的最高温升、布线是在内层还是外层、是否有阻焊剂覆盖等参数决定。

在本文中,我们将讨论:

  1. PCB布线宽度

  2. PCB布线的载流能力

  3. 大电流PCB

  4. 高电流 PCB 布局指南

  5. 大电流PCB设计技巧

  6. PCB布线宽度计算器

  7. PCB布线宽度是多少?


PCB布线或PCB布线是PCB板上的铜导体,可以在PCB表面传导信号。 蚀刻后留下的就是铜箔的平坦狭窄部分。 流经铜迹线的电流会产生大量热量。 正确校准 PCB 布线宽度和厚度有助于最大限度地减少电路板上的热量积聚。 走线越宽,电流阻抗越低,热量积累越少。 如下图所示,PCB走线宽度是走线的水平尺寸,厚度是走线的垂直尺寸。

PCB布线结构

PCB开发总是从默认的布线宽度开始。 然而,这种默认布线宽度并不总是适合所需的 PCB。 这是因为需要考虑走线的载流能力来确定走线宽度。

在确定正确的布线宽度时,需要考虑以下几个因素:

  • 铜层厚度 – 铜层厚度是 PCB 上的实际布线厚度。 高电流 PCB 的默认铜厚度约为 1 盎司(35 微米)至 2 盎司(70 微米)

  • 导线截面积 – PCB 上的功率要求越高,则需要更大的导线截面积。 这与线宽成正比。

  • 走线位置 – 底层或顶层或内层


如何设计大电流 PCB?

数字、射频和功率电路主要处理或传输低功率信号。 这些应用的铜重量为 1-2 盎司,载流电流为 mA 至 1A 或 2A。 在某些应用中,例如电机控制,需要高达 50A 的电流,这将需要 PCB 上更大的铜重量和布线宽度。

针对大电流需求的常规设计方法是加宽铜线,并将线的厚度增加到2oz。 这将增加电路上的空间要求和电路板上的层数。

PCB Design


高电流 PCB 布局指南

这些是设计和制造高电流 PCB 的指南:

  • 保持大电流接线短

  • 较长的电缆具有较高的电阻值,并且还承载较高的电流,从而导致较高的功率损耗。 由于功率损耗产生的热量,电路板的寿命会缩短。 因此,保持承载大电流的布线尽可能短是非常重要的。

  • 计算适当温升下的布线宽度

  • 走线宽度是电阻和流过它的电流以及允许温升等变量的函数。 通常情况下,环境温度高于25℃时,允许温升10℃。如果板材的材料和设计允许,温度甚至可以升高20℃。


将敏感部件与热隔离

一些电子元件,例如电压基准、模数转换器和运算放大器,对温度变化很敏感。 当这些组件被加热时,它们的信号可能会发生变化。

众所周知,大电流板会发热,因此上述部件需要与热点进行一定程度的热隔离。 您可以通过在板上打孔并提供散热器来做到这一点。


去除阻焊层

为了增加布线的电流容量,您可以去除阻焊层,从而暴露下面的铜。 然后,您可以在电线上添加额外的焊料,这会增加电线的厚度并降低电阻。 这将允许更多的电流流过导线,而无需增加导线宽度或额外的铜厚度。


在高电流元件处使用多边形浇注

现场可编程门阵列(FPGA)和处理器采用球栅阵列(BGA)和线栅阵列(LGA)封装,需要大电流。 为了实现高电流,您可以将方形多边形直接倒在芯片下方,然后拉下通孔并将它们连接起来。 然后,您可以将多边形浇筑链接到较厚的电源线路或电源平面。


将内层用于高电流路径

如果PCB外层没有足够的空间放置较粗的走线,可以在内层填充。 接下来,您可以使用过孔链接到外层中存在的高电流器件。


添加铜条以获得非常高的电流

对于电动汽车和电流超过100A的大功率逆变器,铜线可能不是传输电力和信号的最佳方法。 在这种情况下,您可以使用可焊接到 PCB 焊盘的铜母线。 铜母排比接线粗得多,可以根据需要承载大电流,而不会出现任何发热问题。


在承受大电流的多层板上采用过孔拼接方式进行多重布线

当单层走线无法承载所需电流时,可以将走线进行多层走线,并通过将各层缝合在一起来处理。 当两层布线的厚度相同时,这将增加载流量。


什么是PCB布线宽度计算器?

走线宽度取决于很多因素,例如铜层厚度、走线的走线位置长度等,因此很难手动计算出准确的值。 这就是为什么大多数 PCB 制造商提供计算布线宽度的工具。 PCB布线宽度计算器是一种将上述所有因素考虑在内的工具,可以为所需的布线宽度提供准确的值。

根据IPC-2221 PCB设计通用标准,PCB布线限流又可分为内导体和外导体。

在确定接线的电流容量时,有许多复杂的因素在起作用。 然而,PCB 设计人员可以依靠导线厚度计算器的可靠性来帮助有效地设计其电路板。 在设计可靠且高性能的 PCB 时,可能需要很长时间才能正确设置布线宽度及其载流能力。

---- PCB组装和PCB加工厂家讲解PCB走线载流量在PCB设计中的作用、PCB走线宽度、PCB走线载流量。

点击
然后
联系