PCB板上可以走100A的电流吗?

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通常的PCB设计电流都不会超过10A,甚至5A。尤其是在家用、消费级电子中,通常PCB上持续的工作电流不会超过2A。但是最近要给公司的产品设计动力走线,持续电流能达到80A左右,考虑瞬时电流以及为整个系统留下余量,动力走线的持续电流应该能够承受100A以上。

那么问题就来了,怎么样的PCB才能承受住100A的电流?

方法一:PCB上走线

要弄清楚PCB的过流能力,我们首先从PCB结构下手。以双层PCB为例,这种电路板通常是三层式结构:铜皮、板材、铜皮。铜皮也就是PCB中电流、信号要通过的路径。根据中学物理知识可以知道一个物体的电阻与材料、横截面积、长度有关。由于我们的电流是在铜皮上走,所以电阻率是固定的。横截面积可以看作铜皮的厚度,也就是PCB加工选项中的铜厚。通常铜厚以OZ来表示,1 OZ的铜厚换算过来就是35 um,2 OZ是70 um,依此类推。那么可以很轻易地得出结论:在PCB上要通过大电流时,布线就要又短又粗,同时PCB的铜厚越厚越好。

实际在工程上,对于布线的长度没有一个严格的标准。工程上通常会用:铜厚/温升/线径,这三个指标来衡量PCB板的载流能力。

以下两个表可以参考:

图1

从表中可以大约知道1 OZ铜厚的电路板,在10°温升时,100 mil (2.5 mm) 宽度的导线能够通过4.5 A的电流。并且随着宽度的增加,PCB载流能力并不是严格按照线性增加,而是增加幅度慢慢减小,这也是和实际工程里的情况一致。如果提高温升,导线的载流能力也能够得到提高。

通过这两个表,能得到的PCB布线经验是:增加铜厚、加宽线径、提高PCB散热能够增强PCB的载流能力。

那么如果我要走100 A的电流,我可以选择4 OZ的铜厚,走线宽度设置为15 mm,双面走线,并且增加散热装置,降低PCB的温升,提高稳定性。

方法二:接线柱

除了在PCB上走线之外,还可以采用接线柱的方式走线。

在PCB上或产品外壳上固定几个能够耐受100 A的接线柱如:表贴螺母、PCB接线端子、铜柱等。然后采用铜鼻子等接线端子将能承受100 A的导线接到接线柱上。这样大电流就可以通过导线来走。

方法三:定做铜排

甚至,还可以定做铜排。使用铜排来走大电流是工业上常见的做法,例如变压器,服务器机柜等应用都是用铜排来走大电流。

附铜排载流能力表:

铜排载流能力表

方法四:特殊工艺

另外还有一些比较特殊的PCB工艺,国内不一定能找得到加工的厂家。英飞凌就有一种PCB,采用3 层铜层设计,顶层和底层是信号布线层,中间层是厚度为1.5 mm的铜层,专门用于布置电源,这种PCB可以轻易做到小体积过流100 A以上。

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