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PCB走100A的電流?大電流路徑設(shè)置技巧

發(fā)布時(shí)間:2022-03-17作者來源:薩科微瀏覽:2866

通常的PCB設(shè)計(jì)電流都不會(huì)超過10 A,甚至5 A。尤其是在家用、消費(fèi)級(jí)電子中,通常PCB上持續(xù)的工作電流不會(huì)超過2 A。但是最近要給公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)動(dòng)力走線,持續(xù)電流能達(dá)到80 A左右,考慮瞬時(shí)電流以及為整個(gè)系統(tǒng)留下余量,動(dòng)力走線的持續(xù)電流應(yīng)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?



01

方法一:PCB上走線


要弄清楚PCB的過流能力,我們首先從PCB結(jié)構(gòu)下手。以雙層PCB為例,這種電路板通常是三層式結(jié)構(gòu):銅皮、板材、銅皮。銅皮也就是PCB中電流、信號(hào)要通過的路徑。根據(jù)中學(xué)物理知識(shí)可以知道一個(gè)物體的電阻與材料、橫截面積、長(zhǎng)度有關(guān)。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(xiàng)中的銅厚。通常銅厚以O(shè)Z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(jié)論:在PCB上要通過大電流時(shí),布線就要又短又粗,同時(shí)PCB的銅厚越厚越好。

實(shí)際在工程上,對(duì)于布線的長(zhǎng)度沒有一個(gè)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。工程上通常會(huì)用:銅厚/溫升/線徑,這三個(gè)指標(biāo)來衡量PCB板的載流能力。

以下兩個(gè)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(shí),100 mil (2.5 mm) 寬度的導(dǎo)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(yán)格按照線性增加,而是增加幅度慢慢減小,這也是和實(shí)際工程里的情況一致。如果提高溫升,導(dǎo)線的載流能力也能夠得到提高。

通過這兩個(gè)表,能得到的PCB布線經(jīng)驗(yàn)是:增加銅厚、加寬線徑、提高PCB散熱能夠增強(qiáng)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(shè)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(wěn)定性。


02

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(chǎn)品外殼上固定幾個(gè)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(dǎo)線接到接線柱上。這樣大電流就可以通過導(dǎo)線來走。


03

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(yè)上常見的做法,例如變壓器,服務(wù)器機(jī)柜等應(yīng)用都是用銅排來走大電流。

附銅排載流能力表:



04

方法四:特殊工藝


另外還有一些比較特殊的PCB工藝,國(guó)內(nèi)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(shè)計(jì),頂層和底層是信號(hào)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(shí)代的發(fā)展,越來越多的電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)產(chǎn)品都需要進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè),其中EMC測(cè)試是必備的檢驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)之一。但EMC測(cè)試項(xiàng)目費(fèi)用較貴,EMC實(shí)驗(yàn)室造價(jià)昂貴,絕大部分測(cè)量設(shè)備又需要采用進(jìn)口設(shè)備,導(dǎo)致很少檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)有能力建造EMC實(shí)驗(yàn)室。產(chǎn)品的EMC性能是設(shè)計(jì)階段賦予的,一般電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如果不考慮EMC因素,就會(huì)很容易導(dǎo)致EMC測(cè)試失敗,以致不能通過相關(guān)EMC法規(guī)的測(cè)試或認(rèn)證。例如,產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)工程師們根據(jù)需求,設(shè)計(jì)出效果良好的濾波電路,置入產(chǎn)品I/O(輸入/輸出)接口的前級(jí),可使因傳導(dǎo)而進(jìn)入系統(tǒng)的干擾噪聲消除在電路系統(tǒng)的入口處;設(shè)計(jì)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(hào)線和地線進(jìn)入電路的傳導(dǎo)干擾,同時(shí)阻止因公共阻抗、長(zhǎng)線傳輸而引起的干擾;設(shè)計(jì)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(tǒng),使干擾的影響減少。


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