[分享] 怎样才能在PCB板上通过 超大电流

qwqwqw2088   2023-4-21 09:33 楼主

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。但是有的产品设计动力走线,持续电流能达到80A、100A超大电流,怎么整?

 

方法1,也是比较常用的

 

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。

表面开窗镀锡,可增加导体厚度,更有利于散热

由于电流是在铜皮上走,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,1OZ的铜厚换算过来就是35 um,2OZ是70um,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。

image.png image.png    

以下两个表可以参考大约知道1OZ铜厚的电路板,在10℃温升时,100mil (2.5mm) 宽度的导线能够通过4.5A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。


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

以下两个表可以参考:

image.png  

 

 

方法2  接线柱法

 

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80A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80A或者100A的导线接到接线柱上。

这样大电流就可以通过导线来走。
image.png  

 

 

 

回复评论 (11)

方法3 铜排法

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:

image.png   方法4  特殊工艺


这个需要PCB制板厂配合的特殊PCB工艺

例如英飞凌就有一种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1.5mm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100A以上。

本帖最后由 qwqwqw2088 于 2023-4-21 09:32 编辑
点赞  2023-4-21 09:25
最好的方法还是增到导流铜排,这个方法最靠谱!
点赞 (1) 2023-4-21 09:52

感谢分享!

点赞  2023-4-21 09:55

版主,表面镀锡的方式可行性有多高呢?实际操作时是这样进行的,有一次认真了下,查了焊锡的电阻率和铜的电阻率,差别在10倍以上,也就是说镀锡厚度要铜皮的十倍,才相当铜皮加厚一倍。这个认知正确吗?

点赞  2023-4-21 10:15

增加板厚 铜箔裸露

点赞  2023-4-21 11:23
引用: 呜呼哀哉 发表于 2023-4-21 10:15 版主,表面镀锡的方式可行性有多高呢?实际操作时是这样进行的,有一次认真了下,查了焊锡的电阻率和铜的电 ...

差别在10倍以上也是有可能的,镀锡一般是人工镀锡,均匀度,厚薄,镀锡的两头接触处,都能影响铜皮的载流量

具体只要测试过判断没问题

一般按查表计算数值降额50-60% 去考虑

点赞  2023-4-21 12:02
开窗挂一坨锡
或者整铜片拧上去
点赞  2023-4-21 15:13
引用: 吾妻思萌 发表于 2023-4-21 15:13 开窗挂一坨锡 或者整铜片拧上去

这种效果有用没

image.png  

点赞  2023-4-21 15:37
引用: qwqwqw2088 发表于 2023-4-21 12:02 差别在10倍以上也是有可能的,镀锡一般是人工镀锡,均匀度,厚薄,镀锡的两头接触处,都能影响铜皮的载流 ...

神经了,有个生产焊锡条和焊锡的小科普写的是焊锡的电阻率1.26mΩ·m,铜的电阻率竟然有17.2mΩ·m,竟然是铜大。

版主能确认下查到的这些参数对吗?颠覆认知了。

点赞  2023-4-21 18:22

以前画板的时候总会计算电流和线宽的公式,后来,干脆就多加点焊锡

点赞  2023-4-21 20:19
引用: 呜呼哀哉 发表于 2023-4-21 18:22 神经了,有个生产焊锡条和焊锡的小科普写的是焊锡的电阻率1.26mΩ·m,铜的电阻率竟然有17.2m ...

那是把铜的电阻率小数点搞错了

 

点赞  2023-4-21 20:29

可以查国标GB/T 3048.2-2007附录B有铜的电阻率测定值

image.png  

点赞  2023-4-21 20:34
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