PCB走线宽度与过流能力知多少？

文摘 2024-10-23 10:06 天津

作者：硬件工程师炼成之路

转自：电源网星球号

《PCB走线宽度与过流能力知多少？》

今天聊个简单的事情：我们PCB走线，线宽与允许通过电流的大小是什么样的？

我估计很多人会说：40mil/1mm线宽能过1A的电流。

我们按照这个去设计，一般来说是没问题的，其实我自己也经常用按照这个原则去评估。但是，有时候空间实在有限，走不了对应的线宽，那怎么办呢？

几个实际问题

除了上面的问题，我们可能还会想到或者遇到下面的几个问题：

1. 1mm线宽走1A电流，裕量到底有多足？

2. 1mm走线宽度对应1A电流，5mm就对应5A电流吗？

3. 过流能力1mm对应1A，1A指的是电流的平均值/有效值不能超过，还是瞬间值也不能超过？

以上这些问题，有些兄弟可能也会有，但是可能没有深究。

IPC-2152

网上查了下，PCB走线过流能力评估的文章或者视频，基本是基于IPC标准里面的《Standard for Determining Current Carrying Capacity inPrinted Board Design》，翻译过来就是《印刷板设计中电流承载能力的确定标准》。不过需要了解的是，这个文件标准出了好几个版本，目前最新的版本是IPC-2152，我们按照这个来即可。

那么这个标准里面有写明多少线宽对应多少电流吗？

答案是没有，如果写明了就不会有上面那么多问题。不过我们翻开标准的第一章，就能知道多少线宽过多少电流，其实就是看温度。

既然知道了主要具体能过多大电流主要还是评估温升，那么就算不看标准，也会大概知道有这几个点会影响过流。

1. 允许的温升：如果能够允许的铜线升高的温度越高，那么允许通过的电流自然也就越高

2. 走线的线宽：线越宽，导线横截面积越大，电阻越小，发热越小，自然温升越小，那么过流更大

3. 走线的铜厚：铜厚越厚，导线横截面积越大，电阻越小，发热越小，自然温升越小，那么过流更大。

4. 走线到铜平面的距离：比如4层板，表层走线下面会有地铜层或者是电源层，这也会影响散热，距离不同，导热快慢自然有差异，过流能力也会有差异。

除了上面的因素，其实还有很多因素，影响大小不一，比如板材材料，是否有绿油，板子厚度等等。

我们看下IPC-2152标准里面举的例子

按照上面的步骤，可以知道5A电流，合适导体宽度是0.3英寸，也就是25.4*0.3=7.62mm宽度，这跟我们通常说的1mm过1A电流，5mm过5A电流是有出入的。并且按照1mm过1A这个规则来，是有些不够的。

不过，从曲线上面我们也可以看出，如果电流是1A，那么对应的横截面积是40Sq-mils，对应的导线宽度（假设铜厚还是1盎司）是0.023英寸，也就是0.023*25.4=0.58mm。这样看，1mm过1A电流又很充足。

那为什么会这样呢？这是因为，温升跟线宽并不是完全线性的关系，这个我们需要注意。

还有一个问题，如果实际电路设计中低于上面的值，就一定有问题吗？

当然不是，上面只是导线温升10℃的情况，你就算实际走线宽度窄一点，温度也只是高一点，比如温升到20℃，一般也不会有什么问题。没有标准说你必须将温升控制在10℃以内，就现在讨论的标准IPC-2152，也只是列出了不同宽度不同电流对应的导线的温升，至于你做的产品温升要控制到多少，这个得你自己定。不过，一般来说我们是按照10℃来评估的。

那实际设计中，除了1mm过1A电流的规则，有没有更实用的方法呢？

设计软件：Saturn PCB

给兄弟们推荐个软件：Saturn PCB（文末会附下载方法），这个软件应该是目前用得最多的。软件本身功能较多，不仅仅只是用来帮助评估走线电流。不过本节我们主要说明走线电流，那就只介绍这一部分功能。

使用的时候，首先需要设置好标准，建议选择最新的标准：IPC-2152 with modifiers（可以点击菜单tools-->Programs Options进行设置）

下面介绍下菜单的内容：

我们设置好红色部分的参数，就可以知道导线可以通过的电流了。

下面列出常见的线宽对应的电流值（条件：板厚1.6mm，温升10℃，没有领近铜层）如下表：

这个表一出，可能细心的同学又发现了，不对呀，前面IPC-2152里面的曲线图，1A电流对应线宽是0.58mm，你这表格里面1A对应是0.375mm，要小很多，根本就对不上。

这里原因我估计是因为板厚，从标准里面看出，板厚从1.79mm减到1.02mm，温升会增加1.4倍，可见板厚影响也很大。不过标准里面的曲线，并未说明板厚是多少，我也只是猜测。

如果我们使用Saturn PCB将板厚设置为1mm，可以看到1A对应的线宽是0.65mm，与曲线对应的0.58也就相差不大了。

下面就把用软件计算的两种板厚（1.6mm和1mm）对应的线宽和电流重新列了个对应表如下，仅供参考：

小结

以上就是我查阅了标准，对PCB走线宽度和过流能力的理解，过流能力主要是围绕导线温升来讲的。而温升又跟铜皮厚度，板厚，是否有临近铜层，铜层间距相关，所以说严格来讲，要具体情况具体分析，分析可以借助我上面的说的Saturn PCB软件。

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