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小小PCB，如何承受100A电流？0 \+ D' J: r; G7 g+ ]2 D% U+ z
通常的PCB设计电流都不会超过10A，甚至5A。尤其是在家用、消费级电子中，通常PCB上持续的工作电流不会超过2A。但是最近要给公司的产品设计动力走线，持续电流能达到80A左右，考虑瞬时电流以及为整个系统留下余量，动力走线的持续电流应该能够承受100A以上。- F& E- p/ m0 N3 _' E
' ]1 s8 q8 D* d2 p) _那么问题就来了，怎么样的PCB才能承受住100 A的电流？ % Q4 a$ q0 @9 P" t
方法一：PCB上走线
5 M/ |- s2 y! `+ b0 `2 N" t0 a要弄清楚PCB的过流能力，我们首先从PCB结构下手。
5 P$ W z# E2 I) p- _以双层PCB为例，这种电路板通常是三层式结构：铜皮、板材、铜皮。
+ a9 n9 P3 J7 T2 n1 t: _5 k铜皮也就是PCB中电流、信号要通过的路径。 根据中学物理知识可以知道一个物体的电阻与材料、横截面积、长度有关。 * y x) y. b$ V. U
由于我们的电流是在铜皮上走，所以电阻率是固定的。横截面积可以看作铜皮的厚度，也就是PCB加工选项中的铜厚。
6 v) U* Y5 c* X5 b$ M 通常铜厚以OZ来表示，1OZ的铜厚换算过来就是35 um，2OZ是70um，依此类推。 那么可以很轻易地得出结论：在PCB上要通过大电流时，布线就要又短又粗，同时PCB的铜厚越厚越好。7 c# i( o" O' Z0 G# s3 ^% s5 ?7 a
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。5 y6 a1 x% K: Y! U3 y
以下两个表可以参考： 从表中可以大约知道1OZ铜厚的电路板，在10℃温升时，100mil (2.5mm) 宽度的导线能够通过4.5A的电流。
. {9 O& E5 J$ ^, w& u& F1 z( m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。
1 f2 {( w: ]/ ], ? b2 C) G如果提高温升，导线的载流能力也能够得到提高。8 ?" @) O- y$ f& K! p: T
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。
t/ S9 G* i7 K% w: ^" Q. g) O& Z( w& o/ R那么如果要走100A的电流，可以选择4OZ的铜厚，走线宽度设置为15mm，双面走线，并且增加散热装置，降低PCB的温升，提高稳定性。
2 @2 l+ I3 K% ?. S7 i/ T) s* Y方法二：接线柱线柱
. W( N" x5 \( W5 B/ L- V除了在PCB上走线之外，还可以采用接线柱的方式走线。 - i# q" b8 L x8 `
在PCB上或产品外壳上固定几个能够耐受100A的接线柱如：表贴螺母、PCB接线端子、铜柱等。
S8 U& S" `/ X, \8 T然后采用铜鼻子等接线端子将能承受100A的导线接到接线柱上。
3 _. K# z8 b% s1 q0 E这样大电流就可以通过导线来走。 4 Y# \) O4 D* j9 u3 ?" L
方法三：定做铜排 0 Z# q0 j6 _+ F2 v# Q+ r0 |& K/ k l
甚至，还可以定做铜排。
/ `! M" `/ s S7 ~( D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。
9 b3 i4 _1 j* _! O 附铜排载流能力表：
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; G) {+ r# P1 `+ m& X5 ]+ Z! z, G& w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。 5 K0 v& f; ? N" l7 h) D
例如英飞凌就有一种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1.5mm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100A以上。 ; L5 i6 u/ h2 b- N3 y
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发表于 2022-6-1 16:27
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