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pcb30a電流設計

圖文 更新时间:2024-12-19 06:18:54

  通常電路闆設計電流都不會超過10A,甚至是5A,特别在是在家用、消費級電子的電路闆上持續的工作電流不會超過2A。

  那麼當有産品需要設計持續電流達到80A,那麼在考慮到瞬時電流以及為整個系統留下餘量的情況下,産品設計的動力走線持續電流應該能夠承受100A以上,這樣的PCB應該怎麼設計呢?

pcb30a電流設計(想要承受住100A的電流)1

  方法一:電路闆走線

  首先要從電路闆結構搞清楚電路闆過流能力,下面以雙層PCB為例,這種電路闆通常是三層式結構:銅皮,闆材,銅皮。

  銅皮作為電路闆中通過電流、信号的路徑。

  我們中學物理中有一個知識是:一個物體的電阻與材料、橫截面積、長度有關。

  由于電流是在銅皮上走,所以電阻率是固定的。橫截面積可以看作銅皮的厚度,這就是所謂的電路闆銅厚。

  通常銅厚以OZ來表示,1OZ的銅厚換算過來就是35um,2OZ是70um,依此類推,得出的結論就是:在電路闆上要通過大電流的話,布線就要又短又粗,同時PCB的銅厚越厚越好。

  實際在工程上,對于走線的長度沒有一個嚴格的标準。工程上通常會用:銅厚/溫升/線徑,這三個指标來衡量電路闆的載流能力。

  以下兩個表可以參考:

pcb30a電流設計(想要承受住100A的電流)2

  從上表可以知1OZ銅厚的電路闆,在10℃溫升時,100mil(2.5mm)寬度的導線可以通過4.5A的電流。

  并且,伴随着寬度的加大,電路闆載流能力并不是嚴格按照線性加大,反而是加大幅度漸漸地減小,這也是和實際工程裡的情況保持一緻。

  假如提高溫升,導線的載流能力也可以獲得提升。

  通過以上兩個表,能獲得的電路闆走線經驗是:加大銅厚、加寬線徑、提升電路闆散熱可以加強電路闆的載流能力。

  那假如要走100A的電流,可以選擇4OZ的銅厚,走線寬度設定為15mm,雙面走線,并且加大散熱裝置,降低電路闆的溫升,提升穩定性。

pcb30a電流設計(想要承受住100A的電流)3

  方法二:接線柱

  除了在電路闆上走線之外,還能采用接線柱的方式走線。

  在電路闆上或産品外殼上固定幾個能夠耐受100A的接線柱如:表貼螺母、電路闆接線端子、銅柱等。

  然後采用銅鼻子等接線端子将能承受100A的導線接到接線柱上。

  如此一來大電流就可以通過導線來走。

  方法三:定做銅排

  甚至,還能定做銅排。

  使用銅排來走大電流是工業上常見的做法,例如變壓器,服務器機櫃等應用都是用銅排來走大電流。

  附銅排載流能力表:

pcb30a電流設計(想要承受住100A的電流)4

  方法四:特殊制作工藝

  除此之外還有一些較為特殊的電路闆制作工藝,國内未必能找得到制作加工的廠家。

  例如英飛淩就有一種電路闆,采用3層銅層設計,頂層和底層是信号布線層,中間層是厚度為1.5mm的銅層,專門用在布置電源,這種電路闆能夠 輕易做到小體積過流100A以上。

三個常見的PCB設計錯誤

1.)着陸模式

雖然大多數PCB設計軟件都包含通用電氣組件庫,它們的相關原理圖符号和着陸圖案,但某些電路闆将要求設計人員手動繪制它們。如果誤差小于半毫米,工程師必須非常嚴格,以确保焊盤之間的适當間距。在此生産階段中犯的錯誤将使焊接變得困難或不可能。必要的返工将導緻代價高昂的延遲。

2.)使用盲孔/埋孔

在如今已習慣使用IoT的設備的市場中,越來越小的産品繼續發揮最大的影響。當較小的設備需要較小的PCB時,許多工程師選擇利用盲孔和掩埋過孔來減少電路闆的占地面積,以連接内部和外部層。通孔雖然可以有效地縮小PCB的面積,但是卻減少了布線空間,并且随着添加的數量增加,可能會變得複雜,從而使某些闆變得昂貴且無法制造。

3.)走線寬度

為了使電路闆尺寸小而緊湊,工程師的目标是使走線盡可能地窄。确定PCB走線寬度涉及許多變量,這使它變得很困難,因此必須全面了解将需要多少毫安的知識。在大多數情況下,最小寬度要求是不夠的。我們建議使用寬度計算器來确定适當的厚度并确保設計精度。

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