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小小PCB，如何承受100A电流？
, a$ ]. I8 Y D, B4 w5 _- K$ q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。
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6 H# K% O4 D5 }8 s1 ~+ N0 j那么问题就来了，怎么样的PCB才能承受住100 A的电流？
' k+ y, E+ Q. E! C方法一：PCB上走线
' V) T1 s& U; |' D; C要弄清楚PCB的过流能力，我们首先从PCB结构下手。 8 D- h' s$ y4 C; ]/ r; }, X( b
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。 $ Z& G1 F/ ]2 C; k6 I- i0 `0 \
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$ B9 _( m8 s0 b( N
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。
2 L6 ~/ `# h: [. q2 R! q) J8 e. e 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。/ r+ V" e3 Y) c1 q: v
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。7 M* L, h+ d* }
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。
/ {; p0 P5 i$ q; P% _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。
/ t8 `8 V% z2 v# ~如果提高温升，导线的载流能力也能够得到提高。# C- O" R9 z) c
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。
# c _0 D& R1 |! g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。 6 B" a0 } G8 [" Q2 `+ X' @
方法二：接线柱线柱
5 n) n4 u: f/ i4 e" [/ C. U除了在PCB上走线之外，还可以采用接线柱的方式走线。 4 H$ t [) N: q, d' q! D- ~
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。 $ [9 D: c G8 \1 o. o
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。
. _; H2 R' p4 _( f* t8 N这样大电流就可以通过导线来走。
9 i% Q: e7 Y6 J+ T x$ \" q方法三：定做铜排 / f8 M. @0 A* r8 d
甚至，还可以定做铜排。 ) o0 W: w5 p7 M* M5 ?
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。, g$ W: f/ p! F0 C- f/ {9 m
附铜排载流能力表： 8 x4 c$ `+ _: E" k9 S2 e
. x. |1 j( C& s4 ^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。 , x7 }- I8 r! a' X
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。 ( y* y8 O! d) @ `
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发表于 2022-6-1 16:27
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