[应用方案] PCB上走100A电流的方法

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 楼主| Wordsworth 发表于 2023-11-30 08:23 | 显示全部楼层 |阅读模式

通常的PCB设计电流都不会超过10A,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。

但有的产品设计动力走线,持续电流能能达到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?

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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:



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:




wziyi 发表于 2023-11-30 13:09 | 显示全部楼层
学习了
wziyi 发表于 2023-11-30 13:09 | 显示全部楼层
学习了
hilahope 发表于 2023-12-3 22:47 | 显示全部楼层
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,这种PCB可以轻易做到小体积过流100A以上。
chenqianqian 发表于 2023-12-4 07:49 来自手机 | 显示全部楼层
加大铜厚,然后阻焊开窗喷锡。
uytyu 发表于 2023-12-4 09:06 | 显示全部楼层
需要选择具有较高导电性能的PCB材料
maudlu 发表于 2023-12-4 09:23 | 显示全部楼层
需要在电路中加入保护器件,如保险丝、保护二极管等。
loutin 发表于 2023-12-4 09:43 | 显示全部楼层
使用多个并行导线可以分担电流,降低每条导线的载流量。
rosemoore 发表于 2023-12-4 10:01 | 显示全部楼层
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
mattlincoln 发表于 2023-12-4 10:52 | 显示全部楼层
在PCB上或产品外壳上固定几个能够耐受100A的接线柱
biechedan 发表于 2023-12-4 11:10 | 显示全部楼层
走线之间的距离也需要足够大,以避免产生热量聚集和电磁干扰。
jackcat 发表于 2023-12-4 11:37 | 显示全部楼层
需要弄清楚PCB的过流能力。              
bestwell 发表于 2023-12-4 12:45 | 显示全部楼层
在双层PCB上走100A电流时,可以选择4OZ铜厚、线宽设置为15mm、双面走线的方式。
kkzz 发表于 2023-12-4 14:52 | 显示全部楼层
走线的宽度越大,其承载电流的能力越强。
cashrwood 发表于 2023-12-4 15:13 | 显示全部楼层
可以增加散热装置,如散热片、散热器等,以降低PCB的温升,提高稳定性。
youtome 发表于 2023-12-4 15:26 | 显示全部楼层
使用铜排来走大电流是工业上常见的做法
robincotton 发表于 2023-12-4 15:47 | 显示全部楼层
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。
jackcat 发表于 2023-12-4 16:05 | 显示全部楼层
选择厚度适当的铜层。厚度越大,载流能力通常越强。
macpherson 发表于 2023-12-5 10:26 | 显示全部楼层
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。
lihuami 发表于 2023-12-5 10:46 | 显示全部楼层
根据电流密度计算,选择合适的线路宽度以降低阻抗。一般情况下,100A电流所需的线路宽度约为10mm左右。
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