通常的PCB設(shè)計電流都不會超過10A,尤其是在家用,、消費(fèi)級電子中,,通常PCB上持續(xù)的工作電流不會超過2A。
但有的產(chǎn)品設(shè)計動力走線,,持續(xù)電流能能達(dá)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100A的電流?
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),。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,,1 OZ的銅厚換算過來就是35 um,,2 OZ是70 um,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(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。工程上通常會用:銅厚/溫升/線徑,,這三個指標(biāo)來衡量PCB板的載流能力,。
以下兩個表可以參考:
從表中可以大約知道1 OZ銅厚的電路板,在10°溫升時,,100 mil (2.5 mm) 寬度的導(dǎo)線能夠通過4.5 A的電流,。
并且隨著寬度的增加,PCB載流能力并不是嚴(yán)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(qiáng)PCB的載流能力。
那么如果我要走100 A的電流,,我可以選擇4 OZ的銅厚,,走線寬度設(shè)置為15 mm,雙面走線,,并且增加散熱裝置,,降低PCB的溫升,,提高穩(wěn)定性。
除了在PCB上走線之外,,還可以采用接線柱的方式走線,。
在PCB上或產(chǎn)品外殼上固定幾個能夠耐受100 A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100 A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,。
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(jī)柜等應(yīng)用都是用銅排來走大電流。
附銅排載流能力表:
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,。
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1.5 mm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100 A以上,。