PCB走100A的電流？大電流路徑設置技巧

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2022-03-17 07:40:31 19

通常的PCB設計電流都不會超過10 A，甚至5 A。尤其是在家用、消費級電子中，通常PCB上持續的工作電流不會超過2 A。但是最近要給公司的產品設計動力走線，持續電流能達到80 A左右，考慮瞬時電流以及為整個系統留下余量，動力走線的持續電流應該能夠承受100 A以上。

那么問題就來了，怎么樣的PCB才能承受住100 A的電流？

方法一：PCB上走線

要弄清楚PCB的過流能力，我們首先從PCB結構下手。以雙層PCB為例，這種電路板通常是三層式結構：銅皮、板材、銅皮。銅皮也就是PCB中電流、信號要通過的路徑。根據中學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。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OZ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格的標準。工程上通常會用：銅厚/溫升/線徑，這三個指標來衡量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布線經驗是：增加銅厚、加寬線徑、提高PCB散熱能夠增強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，提高穩定性。

方法二：接線柱

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的導線接到接線柱上。這樣大電流就可以通過導線來走。

方法三：定做銅排

甚至，還可以定做銅排。使用銅排來走大電流是工業上常見的做法，例如變壓器，服務器機柜等應用都是用銅排來走大電流。

附銅排載流能力表：

方法四：特殊工藝

另外還有一些比較特殊的PCB工藝，國內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。

EMC寄語：隨著時代的發展，越來越多的電子、電氣設備或系統產品都需要進行檢驗檢測，其中EMC測試是必備的檢驗檢測指標之一。但EMC測試項目費用較貴，EMC實驗室造價昂貴，絕大部分測量設備又需要采用進口設備，導致很少檢驗檢測機構有能力建造EMC實驗室。產品的EMC性能是設計階段賦予的，一般電子產品設計時如果不考慮EMC因素，就會很容易導致EMC測試失敗，以致不能通過相關EMC法規的測試或認證。例如，產品設計研發工程師們根據需求，設計出效果*的濾波電路，置入產品I/O(輸入/輸出）接口的前級，可使因傳導而進入系統的干擾噪聲消除在電路系統的入口處；設計出隔離電路（如變壓器隔離和光電隔離等）解決通過電源線、信號線和地線進入電路的傳導干擾，同時阻止因公共阻抗、長線傳輸而引起的干擾；設計出能量吸收回路，從而減少電路、器件吸收的噪聲能量；通過選擇元器件和合理安排的電路系統，使干擾的影響減少。

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