PCB板上可以走100A的電流嗎?大電流路徑設定技巧
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餘量,動力走線的持續電流應該能夠承受100 A以上。
那麼問題就來了,怎麼樣的PCB才能承受住100 A的電流?
方法1: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、訊號要通過的路徑。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。由於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。那麼可以很輕易地得出結論:在PCB上要通過大電流時,佈線就要又短又粗,同時PCB的銅厚越厚越好。
實際在工程上,對於佈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。並且隨著寬度的增加,PCB載流能力並不是嚴格按照線性增加,而是增加幅度慢慢減小,這也是和實際工程裡的情況一致。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佈線經驗是:增加銅厚、加寬線徑、提高PCB散熱能夠增強PCB的載流能力。
那麼如果我要走100 A的電流,我可以選擇4 OZ的銅厚,走線寬度設定為15 mm,雙面走線,並且增加散熱裝置,降低PCB的溫升,提高穩定性。
方法2:接線柱 除了在PCB上走線之外,還可以採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。然後採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3: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,伺服器機櫃等應用都是用銅排來走大電流。
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