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PCB板上走100A电流的方法

通常情况下,一般的PCB设计电流不会超过10A,特别是在家用和消费级电子产品中,PCB上持续工作的电流通常不会超过2A。

然而,有些产品的设计需要处理较高的动力走线电流,持续电流可能达到80A左右。为了考虑瞬时电流和为整个系统留出余量,动力走线的持续电流应该能够承受100A以上。

那么问题来了,怎样的PCB设计才能承受100A的电流呢?

方法一:PCB上的走线

要了解PCB的过流能力,我们首先要从PCB的结构入手。以双层PCB为例,它通常具有三层结构:铜皮、板材、铜皮。铜皮就是电流和信号在PCB上通过的路径。

根据中学物理的知识,我们知道物体的电阻与材料、横截面积和长度有关。由于电流在铜皮上流动,所以电阻率是固定的。横截面积可以看作是铜皮的厚度,也就是PCB加工选项中的铜厚度。

通常,铜厚度用OZ来表示,1 OZ的铜厚度相当于35 um,2 OZ为70 um,依此类推。因此我们可以得出一个结论:在PCB上要通过大电流时,走线应该尽量短且粗,同时PCB的铜厚度越大越好。

实际在工程上,对于布线的长度没有一个严格的标准。工程上通常会用:铜厚/温升/线径,这三个指标来衡量PCB板的载流能力。

以下两个表可以参考:

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从表中可以大约知道1 OZ铜厚的电路板,在10°温升时,100 mil (2.5 mm) 宽度的导线能够通过4.5 A的电流。

并且随着宽度的增加,PCB载流能力并不是严格按照线性增加,而是增加幅度慢慢减小,这也是和实际工程里的情况一致。如果提高温升,导线的载流能力也能够得到提高。

通过这两个表,能得到的PCB布线经验是:增加铜厚、加宽线径、提高PCB散热能够增强PCB的载流能力。

那么如果我要走100 A的电流,我可以选择4 OZ的铜厚,走线宽度设置为15 mm,双面走线,并且增加散热装置,降低PCB的温升,提高稳定性。

方法二:接线柱

除了在PCB上走线之外,还可以采用接线柱的方式走线。

在PCB上或产品外壳上固定几个能够耐受100 A的接线柱如:表贴螺母、PCB接线端子、铜柱等。

然后采用铜鼻子等接线端子将能承受100 A的导线接到接线柱上。这样大电流就可以通过导线来走。

方法三:定做铜排

甚至,还可以定做铜排。使用铜排来走大电流是工业上常见的做法,例如变压器,服务器机柜等应用都是用铜排来走大电流。

附铜排载流能力表:

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方法四:特殊工艺

另外还有一些比较特殊的PCB工艺,国内不一定能找得到加工的厂家。

英飞凌就有一种PCB,采用3层铜层设计,顶层和底层是信号布线层,中间层是厚度为1.5 mm的铜层,专门用于布置电源,这种PCB可以轻易做到小体积过流100 A以上。

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作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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