PCB設計中的線寬與電流關系是一個核心的設計參數。線寬直接決定了PCB走線能夠承載的最大電流容量,這與走線的發熱和溫升密切相關。當電流通過PCB走線時,由于導體的內阻會產生焦耳熱,使走線溫度升高。如果電流密度過大,過高的溫升可能導致銅箔脫落,甚至引發安全問題。
PCB設計時銅箔厚度,走線寬度和電流的關系
不同厚度,不同寬度的銅箔的載流量見下表:
銅皮厚度35um | 銅皮厚度50um | 銅皮厚度70um | |||
銅皮Δt=10℃ | 銅皮Δt=10℃ | 銅皮Δt=10℃ | |||
寬度mm | 電流A | 寬度mm | 電流A | 寬度mm | 電流A |
0.15 | 0.20 | 0.15 | 0.50 | 0.15 | 0.70 |
0.20 | 0.55 | 0.20 | 0.70 | 0.20 | 0.90 |
0.30 | 0.80 | 0.30 | 1.10 | 0.30 | 1.30 |
0.40 | 1.10 | 0.40 | 1.35 | 0.40 | 1.70 |
0.50 | 1.35 | 0.50 | 1.70 | 0.50 | 2.00 |
0.60 | 1.60 | 0.60 | 1.90 | 0.60 | 2.30 |
0.80 | 2.00 | 0.80 | 2.40 | 0.80 | 2.80 |
1.00 | 2.30 | 1.00 | 2.60 | 1.00 | 3.20 |
1.20 | 2.70 | 1.20 | 3.00 | 1.20 | 3.60 |
1.50 | 3.20 | 1.50 | 3.50 | 1.50 | 4.20 |
2.00 | 4.00 | 2.00 | 4.30 | 2.00 | 5.10 |
注意事項:
1. 此表基于10℃溫升計算,如果允許更高的溫升,電流值可以適當增加
3. 實際使用時建議留有20-30%的裕量
4. 高頻電路可能需要更寬的走線以減少損耗
靜態銅電流電路板的溫升ΔT,導線的橫截面積(=銅鉑厚度×線寬)A和電流I之間存在如下關系:
其中:系數K是一條曲線,近視直線。PCB內層走線和外層走線K值差別很大,為簡單起見,室溫(25攝氏度)時取內層走線K=0.024,外層走線K=0.048。
det T為升高的溫度,A為截面積
為昕 Mars PCB線寬設置界面
實際設計時還需要考慮多個影響因素,包括環境溫度、走線長度、布線層數以及散熱條件等。為了確保系統的可靠性和安全性,通常建議在理論計算值的基礎上預留30%到50%的裕度。
對于大電流應用,可以采用多種方法來增加電流承載能力,比如使用更寬的線寬、增加銅箔厚度、使用多層并聯走線或者鋪銅區域等。特別是在設計電源線和地線時,這些考慮尤為重要。另外,在設計過孔時也需要特別注意電流密度問題,因為過孔的截面積較小,容易成為電流瓶頸。在進行高精度或高可靠性的設計時,建議采用專業的PCB設計軟件進行仿真驗證,以確保設計的合理性。
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