如何設計大電流PCB?

當涉及到 PCB 設計中,PCB 佈線的電流容量所造成的限制至關重要。

PCB上走線的電流容量由走線的寬度、走線的厚度、所需的最大溫升、走線是內線還是外線、是否覆蓋有焊劑電阻等參數決定。

印刷電路板

在本文中,我們將討論以下內容:

為前線醫護人員打氣,送上由衷的敬意。讓你在送禮的同時,也為香港盡一分力。 什麼是PCB線寬?

PCB佈線或PCB上的銅導體,可以在PCB表面傳導信號。 The etching leaves a narrow section of copper foil, and the current flowing through the copper wire generates a lot of heat. 正確校準的 PCB 佈線寬度和厚度有助於最大限度地減少電路板上的熱量積聚。 線寬越寬,電流電阻越低,熱量積聚越少。 PCB佈線寬度為水平尺寸,厚度為垂直尺寸。

PCB 設計總是從默認線寬開始。 However, this default line width is not always appropriate for the desired PCB. 這是因為您需要考慮佈線的載流量來確定佈線寬度。

在確定正確的線寬時,請考慮以下幾個因素:

1. 銅厚——銅厚是PCB上的實際佈線厚度。 大電流 PCBS 的默認銅厚度為 1 盎司(35 微米)至 2 盎司(70 微米)。

2. 導體截面積——為了獲得更高的PCB功率,需要有更大的導體截面積,該截面積與導體的寬度成正比。

3. 走線位置——底部或頂部或內層。

如何設計大電流PCB?

Digital circuits, RF circuits and power circuits mainly process or transmit low power signals. The copper in these circuits weighs 1-2Oz and carries a current of 1A or 2A. 在某些應用中,例如電機控制,需要高達 50A 的電流,這將需要 PCB 上更多的銅和更多的線寬。

大電流要求的設計方法是加寬銅線,增加佈線厚度至2OZ。 這將增加板上的空間或增加 PCB 上的層數。

3. 大電流PCB佈局標準:

Reduce the length of high-current cabling

更長的電線具有更高的電阻並承載更高的電流,從而導致更高的功率損耗。 由於功率損耗產生熱量,電路板壽命縮短。

計算適當的溫度升降時的佈線寬度

The line width is a function of variables such as resistance and the current flowing through it and the allowable temperature. 一般環境溫度10℃以上允許溫升25℃。 If the material and design of the plate allow, even a temperature rise of 20°C can be allowed.

將敏感元件與高溫環境隔離

某些電子元件,例如電壓基準、模數轉換器和運算放大器,對溫度變化很敏感。 當這些組件被加熱時,它們的信號會發生變化。

眾所周知,高電流板會產生熱量,因此組件需要與高溫環境保持一定距離。 您可以通過在板上打孔並提供散熱來做到這一點。

去除阻焊層

為了增加導線的電流流動能力,可以去除阻焊層並暴露下面的銅。 然後可以在導線上添加額外的焊料,這將增加導線厚度並降低電阻值。 This will allow more current to flow through the wire without increasing the wire width or adding additional copper thickness.

內層用於大電流佈線

如果PCB的外層沒有足夠的空間進行更粗的佈線,可以在PCB的內層填充佈線。 接下來,您可以使用通孔連接到外部大電流設備。

添加銅條以獲得更高的電流

對於電流超過 100A 的電動汽車和大功率逆變器,銅線可能不是傳輸功率和信號的最佳方式。 在這種情況下,您可以使用可以焊接到 PCB 焊盤的銅排。 The copper bar is much thicker than the wire and can carry large currents as required without any heating problems.

使用通孔縫合線在多層大電流上承載多條導線

當佈線不能在單層中承載所需的電流時,可以在多層上佈線並通過將各層縫合在一起來處理。 在兩層厚度相同的情況下,這將增加載流能力。

結論

確定接線電流容量有很多複雜的因素。 然而,PCB 設計人員可以依靠線厚計算器的可靠性來幫助有效地設計他們的電路板。 在設計可靠且高性能的 PCBS 時,正確設置線寬和載流能力大有幫助。