tag 标签: 走线宽度

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    2015-3-12 09:07
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    关于PCB线宽和电流的经验公式,关系表和软件网上都很多,本文把网上的整理了一下,旨在给广大工程师在设计PCB板的时候提供方便。 以下总结了八种电流与线宽的关系公式,表和计算公式,虽然各不相同(大体相近),但大家可以在实际的PCB板设计中,综合考虑PCB板的大小,通过电流,选择一个合适的线宽。 一、PCB电流与线宽 PCB载流能力的计算一直缺乏权威的技术方法、公式,经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较准确的判断。但是对于CAD新手,不可谓遇上一道难题。 PCB的载流能力取决与以下因素:线宽、线厚(铜箔厚度)、容许温升。大家都知道,PCB走线越宽,载流能力越大。假设在同等条件下,10MIL的走线能承受1A,那么50MIL的走线能承受多大电流,是5A吗?答案自然是否定的。请看以下来来自国际权威机构提供的数据: 供的数据: 线宽的单位是:Inch(1inch=2.54cm=25.4mm) 数据来源:MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic Equipment 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 二、PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 在了解PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系之前先让我们了解一下PCB 敷铜厚度的单位盎司、英寸和毫米之间的换算:"在很多数据表中,PCB 的敷铜厚度常常用盎司做单位,它与英寸和毫米的转换关系如下: 1 盎司 = 0.0014 英寸 = 0.0356 毫米(mm) 2 盎司 = 0.0028 英寸 = 0.0712 毫米(mm) 盎司是重量单位,之所以可以转化为毫米是因为pcb的敷铜厚度是盎司/平方英寸" PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表 也可以使用经验公式计算:0.15×线宽(W)=A 以上数据均为温度在25℃下的线路电流承载值. 导线阻抗:0.0005×L/W(线长/线宽) 另外,导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘的关系 导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘存在的直接关系(目前没有找到焊盘和过孔孔径每平方毫米对线路的承载值影响的计算公式,有心的朋友可以自己去找一下,个人也不是太清楚,不在说明)这里只做一下简单的一些影响到线路电流承载值的主要因素。 1、在表格数据中所列出的承载值是在常温25度下的最大能够承受的电流承载值,因此在实际设计中还要考虑各种环境、制造工艺、板材工艺、板材质量等等各种因素。所以表格提供只是做为一种参考值。 2、在实际设计中,每条导线还会受到焊盘和过孔的影响,如焊盘教多的线段,在过锡后,焊盘那段它的电流承载值就会大大增加了,可能很多人都有看过一些大电流板中焊盘与焊盘之间某段线路被烧毁,这个原因很简单,焊盘因为过锡完后因为有元件脚和焊锡增强了其那段导线的电流承载值,而焊盘与焊盘之间的焊盘它的最大电流承载值也就为导线宽度允许最大的电流承载值。因此在电路瞬间波动的时候,就很容易烧断焊盘与焊盘之间那一段线路,解决方法:增加导线宽度,如板不能允许增加导线宽度,在导线增加一层Solder层(一般1毫米的导线上可以增加一条0.6左右的Solder层的导线,当然你也增加一条1mm的Solder层导线)这样在过锡过后,这条1mm的导线就可以看做一条1.5mm~2mm导线了(视导线过锡时锡的均匀度和锡量),如下图: 像此类处理方法对于那些从事小家电PCB Layout的朋友并不陌生,因此如果过锡量够均匀也锡量也够多的话,这条1mm导线就不止可以看做一条2mm的的导线了。而这点在单面大电流板中有为重要。 3、图中焊盘周围处理方法同样是增加导线与焊盘电流承载能力均匀度,这个特别在大电流粗引脚的板中(引脚大于1.2以上,焊盘在3以上的)这样处理是十分重要的。因为如果焊盘在3mm以上管脚又在1.2以上,它在过锡后,这一点焊盘的电流就会增加好几十倍,如果在大电流瞬间发生很大波动时,这整条线路电流承载能力就会十分的不均匀(特别焊盘多的时候),仍然很容易造成焊盘与焊盘之间的线路烧断的可能性。图中那样处理可以有效分散单个焊盘与周边线路电流承载值的均匀度。 最后再次说明:电流承载值数据表只是一个绝对参考数值,在不做大电流设计时,按表中所提供的数据再增加10%量就绝对可以满足设计要求。而在一般单面板设计中,以铜厚35um,基本可以于1比1的比例进行设计,也就是1A的电流可以以1mm的导线来设计,也就能够满足要求了(以温度105度计算)。 三、PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系 信号的电流强度。当信号的平均电流较大时,应考虑布线宽度所能承载的的电流,线宽可参考以下数据: PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系 不同厚度,不同宽度的铜箔的载流量见下表: 注: i. 用铜皮作导线通过大电流时,铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑。 ii. 在PCB设计加工中,常用OZ(盎司)作为铜皮厚度的单位,1 OZ铜厚的定义为1 平方英尺面积内铜箔的重量为一盎,对应的物理厚度为35um;2OZ铜厚为70um。 四、如何确定大电流导线线宽 (b)导线厚度35μm(c)导线厚度70μm(d)导线厚度105μm 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 五 利用PCB的温度阻抗计算软件计算(计算线宽,电流,阻抗等)PCBTEMP 依次填入Location (External/Internal)导线在表面还是在FR-4板内部、Temp 温度(Degree C)、Width线宽(Mil)、Thickness厚度(Oz/Mil),再点Solve即可求出通过的电流,也可以知道通过的电流,求线宽。非常方便。 可以看到同第一种方法的结果差不多(20摄氏度,10mil线宽,也就是0.010inch线宽,铜箔厚度为1 Oz) 软件下载:rar https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/Blog/2008/6/15/f98b2136-cda3-42db-8ac1-9d30e96b9e56.pdf 六 经验公式 I=KT0.44A0.75 (K为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048 T为最大温升,单位为摄氏度(铜的熔点是1060℃) A为覆铜截面积,单位为平方MIL(不是毫米mm,注意是square mil.) I为容许的最大电流,单位为安培(amp) 一般 10mil=0.010inch=0.254可为 1A,250MIL=6.35mm, 为 8.3A 七、某网友提供的计算方法如下 先计算track的截面积,大部分pcb的铜箔厚度为35um(不确定的话可以问pcb厂家)它乘上线宽就是截面积,注意换算成平方毫米。 有一个电流密度经验值,为15~25安培/平方毫米。把它称上截面积就得到通流容量。 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 八 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 我们在画PCB时一般都有一个常识,即走大电流的地方用粗线(比如50mil,甚至以上),小电流的信号可以用细线(比如10mil)。对于某些机电控制系统来说,有时候走线里流过的瞬间电流能够达到100A以上,这样的话比较细的线就肯定会出问题。 一个基本的经验值是:10A/平方mm,即横截面积为1平方毫米的走线能安全通过的电流值为10A。如果线宽太细的话,在大电流通过时走线就会烧毁。当然电流烧毁走线也要遵循能量公式:Q=I*I*t,比如对于一个有10A电流的走线来说,突然出现一个100A的电流毛刺,持续时间为us级,那么30mil的导线是肯定能够承受住的。(这时又会出现另外一个问题??导线的杂散电感,这个毛刺将会在这个电感的作用下产生很强的反向电动势,从而有可能损坏其他器件。越细越长的导线杂散电感越大,所以实际中还要综合导线的长度进行考虑) 一般的PCB绘制软件对器件引脚的过孔焊盘铺铜时往往有几种选项:直角辐条,45度角辐条,直铺。他们有何区别呢?新手往往不太在意,随便选一种,美观就行了。其实不然。主要有两点考虑:一是要考虑不能散热太快,二是要考虑过电流能力。 使用直铺的方式特点是焊盘的过电流能力很强,对于大功率回路上的器件引脚一定要使用这种方式。同时它的导热性能也很强,虽然工作起来对器件散热有好处,但是这对于电路板焊接人员却是个难题,因为焊盘散热太快不容易挂锡,常常需要使用更大瓦数的烙铁和更高的焊接温度,降低了生产效率。使用直角辐条和45角辐条会减少引脚与铜箔的接触面积,散热慢,焊起来也就容易多了。所以选择过孔焊盘铺铜的连接方式要根据应用场合,综合过电流能力和散热能力一起考虑,小功率的信号线就不要使用直铺了,而对于通过大电流的焊盘则一定要直铺。至于直角还是45度角就看美观了。 为什么提起这个来了呢?因为前一阵一直在研究一款电机驱动器,这个驱动器中H桥的器件老是烧毁,四五年了都找不到原因。在一番辛苦之后终于发现:原来是功率回路中一处器件的焊盘在铺铜时使用了直角辐条的铺铜方式(而且由于铺铜画的不好,实际只出现了两个辐条)。这使得整个功率回路的过电流能力大打折扣。虽然产品在正常使用过程没有任何问题,工作在10A电流的情况下完全正常。但是,当H桥出现短路时,该回路上会出现100A左右的电流,这两根辐条瞬时就烧断了(uS级)。然后呢,功率回路变成了断路,储藏在电机上的能量没有泻放通道就通过一切可能的途径散发出去,这股能量会烧毁测流电阻及相关的运放器件,击毁桥路控制芯片,并窜入数字电路部分的信号与电源中,造成整个设备的严重损毁。整个过程就像用一根头发丝引爆了一个大地雷一样惊心动魄。 那么,为什么在功率回路中的焊盘上只使用了两个辐条呢?为什么不让铜箔直铺过去呢?因为,生产部门的人员说那样的话这个引脚太难焊了! 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 tengjingshu的博客 ,EDNC Blog
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    2015-3-6 10:44
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    关于PCB线宽和电流的经验公式,关系表和软件网上都很多,本文把网上的整理了一下,旨在给广大工程师在设计PCB板的时候提供方便。 以下总结了八种电流与线宽的关系公式,表和计算公式,虽然各不相同(大体相近),但大家可以在实际的PCB板设计中,综合考虑PCB板的大小,通过电流,选择一个合适的线宽。 一、PCB电流与线宽 PCB载流能力的计算一直缺乏权威的技术方法、公式,经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较准确的判断。但是对于CAD新手,不可谓遇上一道难题。 PCB的载流能力取决与以下因素:线宽、线厚(铜箔厚度)、容许温升。大家都知道,PCB走线越宽,载流能力越大。假设在同等条件下,10MIL的走线能承受1A,那么50MIL的走线能承受多大电流,是5A吗?答案自然是否定的。请看以下来来自国际权威机构提供的数据: 供的数据: 线宽的单位是:Inch(1inch=2.54cm=25.4mm) 数据来源:MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic Equipment 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 二、PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 在了解PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系之前先让我们了解一下PCB 敷铜厚度的单位盎司、英寸和毫米之间的换算:"在很多数据表中,PCB 的敷铜厚度常常用盎司做单位,它与英寸和毫米的转换关系如下: 1 盎司 = 0.0014 英寸 = 0.0356 毫米(mm) 2 盎司 = 0.0028 英寸 = 0.0712 毫米(mm) 盎司是重量单位,之所以可以转化为毫米是因为pcb的敷铜厚度是盎司/平方英寸" PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表 也可以使用经验公式计算:0.15×线宽(W)=A 以上数据均为温度在25℃下的线路电流承载值. 导线阻抗:0.0005×L/W(线长/线宽) 另外,导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘的关系 导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘存在的直接关系(目前没有找到焊盘和过孔孔径每平方毫米对线路的承载值影响的计算公式,有心的朋友可以自己去找一下,个人也不是太清楚,不在说明)这里只做一下简单的一些影响到线路电流承载值的主要因素。 1、在表格数据中所列出的承载值是在常温25度下的最大能够承受的电流承载值,因此在实际设计中还要考虑各种环境、制造工艺、板材工艺、板材质量等等各种因素。所以表格提供只是做为一种参考值。 2、在实际设计中,每条导线还会受到焊盘和过孔的影响,如焊盘教多的线段,在过锡后,焊盘那段它的电流承载值就会大大增加了,可能很多人都有看过一些大电流板中焊盘与焊盘之间某段线路被烧毁,这个原因很简单,焊盘因为过锡完后因为有元件脚和焊锡增强了其那段导线的电流承载值,而焊盘与焊盘之间的焊盘它的最大电流承载值也就为导线宽度允许最大的电流承载值。因此在电路瞬间波动的时候,就很容易烧断焊盘与焊盘之间那一段线路,解决方法:增加导线宽度,如板不能允许增加导线宽度,在导线增加一层Solder层(一般1毫米的导线上可以增加一条0.6左右的Solder层的导线,当然你也增加一条1mm的Solder层导线)这样在过锡过后,这条1mm的导线就可以看做一条1.5mm~2mm导线了(视导线过锡时锡的均匀度和锡量),如下图: 像此类处理方法对于那些从事小家电PCB Layout的朋友并不陌生,因此如果过锡量够均匀也锡量也够多的话,这条1mm导线就不止可以看做一条2mm的的导线了。而这点在单面大电流板中有为重要。 3、图中焊盘周围处理方法同样是增加导线与焊盘电流承载能力均匀度,这个特别在大电流粗引脚的板中(引脚大于1.2以上,焊盘在3以上的)这样处理是十分重要的。因为如果焊盘在3mm以上管脚又在1.2以上,它在过锡后,这一点焊盘的电流就会增加好几十倍,如果在大电流瞬间发生很大波动时,这整条线路电流承载能力就会十分的不均匀(特别焊盘多的时候),仍然很容易造成焊盘与焊盘之间的线路烧断的可能性。图中那样处理可以有效分散单个焊盘与周边线路电流承载值的均匀度。 最后再次说明:电流承载值数据表只是一个绝对参考数值,在不做大电流设计时,按表中所提供的数据再增加10%量就绝对可以满足设计要求。而在一般单面板设计中,以铜厚35um,基本可以于1比1的比例进行设计,也就是1A的电流可以以1mm的导线来设计,也就能够满足要求了(以温度105度计算)。 三、PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系 信号的电流强度。当信号的平均电流较大时,应考虑布线宽度所能承载的的电流,线宽可参考以下数据: PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系 不同厚度,不同宽度的铜箔的载流量见下表: 注: i. 用铜皮作导线通过大电流时,铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑。 ii. 在PCB设计加工中,常用OZ(盎司)作为铜皮厚度的单位,1 OZ铜厚的定义为1 平方英尺面积内铜箔的重量为一盎,对应的物理厚度为35um;2OZ铜厚为70um。 四、如何确定大电流导线线宽 (b)导线厚度35μm(c)导线厚度70μm(d)导线厚度105μm 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 五 利用PCB的温度阻抗计算软件计算(计算线宽,电流,阻抗等)PCBTEMP 依次填入Location (External/Internal)导线在表面还是在FR-4板内部、Temp 温度(Degree C)、Width线宽(Mil)、Thickness厚度(Oz/Mil),再点Solve即可求出通过的电流,也可以知道通过的电流,求线宽。非常方便。 可以看到同第一种方法的结果差不多(20摄氏度,10mil线宽,也就是0.010inch线宽,铜箔厚度为1 Oz) 软件下载:rar https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/Blog/2008/6/15/f98b2136-cda3-42db-8ac1-9d30e96b9e56.pdf 六 经验公式 I=KT0.44A0.75 (K为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048 T为最大温升,单位为摄氏度(铜的熔点是1060℃) A为覆铜截面积,单位为平方MIL(不是毫米mm,注意是square mil.) I为容许的最大电流,单位为安培(amp) 一般 10mil=0.010inch=0.254可为 1A,250MIL=6.35mm, 为 8.3A 七、某网友提供的计算方法如下 先计算track的截面积,大部分pcb的铜箔厚度为35um(不确定的话可以问pcb厂家)它乘上线宽就是截面积,注意换算成平方毫米。 有一个电流密度经验值,为15~25安培/平方毫米。把它称上截面积就得到通流容量。 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 八 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 我们在画PCB时一般都有一个常识,即走大电流的地方用粗线(比如50mil,甚至以上),小电流的信号可以用细线(比如10mil)。对于某些机电控制系统来说,有时候走线里流过的瞬间电流能够达到100A以上,这样的话比较细的线就肯定会出问题。 一个基本的经验值是:10A/平方mm,即横截面积为1平方毫米的走线能安全通过的电流值为10A。如果线宽太细的话,在大电流通过时走线就会烧毁。当然电流烧毁走线也要遵循能量公式:Q=I*I*t,比如对于一个有10A电流的走线来说,突然出现一个100A的电流毛刺,持续时间为us级,那么30mil的导线是肯定能够承受住的。(这时又会出现另外一个问题??导线的杂散电感,这个毛刺将会在这个电感的作用下产生很强的反向电动势,从而有可能损坏其他器件。越细越长的导线杂散电感越大,所以实际中还要综合导线的长度进行考虑) 一般的PCB绘制软件对器件引脚的过孔焊盘铺铜时往往有几种选项:直角辐条,45度角辐条,直铺。他们有何区别呢?新手往往不太在意,随便选一种,美观就行了。其实不然。主要有两点考虑:一是要考虑不能散热太快,二是要考虑过电流能力。 使用直铺的方式特点是焊盘的过电流能力很强,对于大功率回路上的器件引脚一定要使用这种方式。同时它的导热性能也很强,虽然工作起来对器件散热有好处,但是这对于电路板焊接人员却是个难题,因为焊盘散热太快不容易挂锡,常常需要使用更大瓦数的烙铁和更高的焊接温度,降低了生产效率。使用直角辐条和45角辐条会减少引脚与铜箔的接触面积,散热慢,焊起来也就容易多了。所以选择过孔焊盘铺铜的连接方式要根据应用场合,综合过电流能力和散热能力一起考虑,小功率的信号线就不要使用直铺了,而对于通过大电流的焊盘则一定要直铺。至于直角还是45度角就看美观了。 为什么提起这个来了呢?因为前一阵一直在研究一款电机驱动器,这个驱动器中H桥的器件老是烧毁,四五年了都找不到原因。在一番辛苦之后终于发现:原来是功率回路中一处器件的焊盘在铺铜时使用了直角辐条的铺铜方式(而且由于铺铜画的不好,实际只出现了两个辐条)。这使得整个功率回路的过电流能力大打折扣。虽然产品在正常使用过程没有任何问题,工作在10A电流的情况下完全正常。但是,当H桥出现短路时,该回路上会出现100A左右的电流,这两根辐条瞬时就烧断了(uS级)。然后呢,功率回路变成了断路,储藏在电机上的能量没有泻放通道就通过一切可能的途径散发出去,这股能量会烧毁测流电阻及相关的运放器件,击毁桥路控制芯片,并窜入数字电路部分的信号与电源中,造成整个设备的严重损毁。整个过程就像用一根头发丝引爆了一个大地雷一样惊心动魄。 那么,为什么在功率回路中的焊盘上只使用了两个辐条呢?为什么不让铜箔直铺过去呢?因为,生产部门的人员说那样的话这个引脚太难焊了! 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 tengjingshu的博客 ,EDNC Blog
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    2015-2-7 09:38
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    关于PCB线宽和电流的经验公式,关系表和软件网上都很多,本文把网上的整理了一下,旨在给广大工程师在设计PCB板的时候提供方便。 以下总结了八种电流与线宽的关系公式,表和计算公式,虽然各不相同(大体相近),但大家可以在实际的PCB板设计中,综合考虑PCB板的大小,通过电流,选择一个合适的线宽。 一、PCB电流与线宽 PCB载流能力的计算一直缺乏权威的技术方法、公式,经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较准确的判断。但是对于CAD新手,不可谓遇上一道难题。 PCB的载流能力取决与以下因素:线宽、线厚(铜箔厚度)、容许温升。大家都知道,PCB走线越宽,载流能力越大。假设在同等条件下,10MIL的走线能承受1A,那么50MIL的走线能承受多大电流,是5A吗?答案自然是否定的。请看以下来来自国际权威机构提供的数据: 供的数据: 线宽的单位是:Inch(1inch=2.54cm=25.4mm) 数据来源:MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic Equipment 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 二、PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 在了解PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系之前先让我们了解一下PCB 敷铜厚度的单位盎司、英寸和毫米之间的换算:"在很多数据表中,PCB 的敷铜厚度常常用盎司做单位,它与英寸和毫米的转换关系如下: 1 盎司 = 0.0014 英寸 = 0.0356 毫米(mm) 2 盎司 = 0.0028 英寸 = 0.0712 毫米(mm) 盎司是重量单位,之所以可以转化为毫米是因为pcb的敷铜厚度是盎司/平方英寸" PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表 也可以使用经验公式计算:0.15×线宽(W)=A 以上数据均为温度在25℃下的线路电流承载值. 导线阻抗:0.0005×L/W(线长/线宽) 另外,导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘的关系 导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘存在的直接关系(目前没有找到焊盘和过孔孔径每平方毫米对线路的承载值影响的计算公式,有心的朋友可以自己去找一下,个人也不是太清楚,不在说明)这里只做一下简单的一些影响到线路电流承载值的主要因素。 1、在表格数据中所列出的承载值是在常温25度下的最大能够承受的电流承载值,因此在实际设计中还要考虑各种环境、制造工艺、板材工艺、板材质量等等各种因素。所以表格提供只是做为一种参考值。 2、在实际设计中,每条导线还会受到焊盘和过孔的影响,如焊盘教多的线段,在过锡后,焊盘那段它的电流承载值就会大大增加了,可能很多人都有看过一些大电流板中焊盘与焊盘之间某段线路被烧毁,这个原因很简单,焊盘因为过锡完后因为有元件脚和焊锡增强了其那段导线的电流承载值,而焊盘与焊盘之间的焊盘它的最大电流承载值也就为导线宽度允许最大的电流承载值。因此在电路瞬间波动的时候,就很容易烧断焊盘与焊盘之间那一段线路,解决方法:增加导线宽度,如板不能允许增加导线宽度,在导线增加一层Solder层(一般1毫米的导线上可以增加一条0.6左右的Solder层的导线,当然你也增加一条1mm的Solder层导线)这样在过锡过后,这条1mm的导线就可以看做一条1.5mm~2mm导线了(视导线过锡时锡的均匀度和锡量),如下图: 像此类处理方法对于那些从事小家电PCB Layout的朋友并不陌生,因此如果过锡量够均匀也锡量也够多的话,这条1mm导线就不止可以看做一条2mm的的导线了。而这点在单面大电流板中有为重要。 3、图中焊盘周围处理方法同样是增加导线与焊盘电流承载能力均匀度,这个特别在大电流粗引脚的板中(引脚大于1.2以上,焊盘在3以上的)这样处理是十分重要的。因为如果焊盘在3mm以上管脚又在1.2以上,它在过锡后,这一点焊盘的电流就会增加好几十倍,如果在大电流瞬间发生很大波动时,这整条线路电流承载能力就会十分的不均匀(特别焊盘多的时候),仍然很容易造成焊盘与焊盘之间的线路烧断的可能性。图中那样处理可以有效分散单个焊盘与周边线路电流承载值的均匀度。 最后再次说明:电流承载值数据表只是一个绝对参考数值,在不做大电流设计时,按表中所提供的数据再增加10%量就绝对可以满足设计要求。而在一般单面板设计中,以铜厚35um,基本可以于1比1的比例进行设计,也就是1A的电流可以以1mm的导线来设计,也就能够满足要求了(以温度105度计算)。 三、PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系 信号的电流强度。当信号的平均电流较大时,应考虑布线宽度所能承载的的电流,线宽可参考以下数据: PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系 不同厚度,不同宽度的铜箔的载流量见下表: 注: i. 用铜皮作导线通过大电流时,铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑。 ii. 在PCB设计加工中,常用OZ(盎司)作为铜皮厚度的单位,1 OZ铜厚的定义为1 平方英尺面积内铜箔的重量为一盎,对应的物理厚度为35um;2OZ铜厚为70um。 四、如何确定大电流导线线宽 (b)导线厚度35μm(c)导线厚度70μm(d)导线厚度105μm 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 五 利用PCB的温度阻抗计算软件计算(计算线宽,电流,阻抗等)PCBTEMP 依次填入Location (External/Internal)导线在表面还是在FR-4板内部、Temp 温度(Degree C)、Width线宽(Mil)、Thickness厚度(Oz/Mil),再点Solve即可求出通过的电流,也可以知道通过的电流,求线宽。非常方便。 可以看到同第一种方法的结果差不多(20摄氏度,10mil线宽,也就是0.010inch线宽,铜箔厚度为1 Oz) 软件下载:rar https://static.assets-stash.eet-china.com/album/old-resources/Blog/2008/6/15/f98b2136-cda3-42db-8ac1-9d30e96b9e56.pdf 六 经验公式 I=KT0.44A0.75 (K为修正系数,一般覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048 T为最大温升,单位为摄氏度(铜的熔点是1060℃) A为覆铜截面积,单位为平方MIL(不是毫米mm,注意是square mil.) I为容许的最大电流,单位为安培(amp) 一般 10mil=0.010inch=0.254可为 1A,250MIL=6.35mm, 为 8.3A 七、某网友提供的计算方法如下 先计算track的截面积,大部分pcb的铜箔厚度为35um(不确定的话可以问pcb厂家)它乘上线宽就是截面积,注意换算成平方毫米。 有一个电流密度经验值,为15~25安培/平方毫米。把它称上截面积就得到通流容量。 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 八 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 我们在画PCB时一般都有一个常识,即走大电流的地方用粗线(比如50mil,甚至以上),小电流的信号可以用细线(比如10mil)。对于某些机电控制系统来说,有时候走线里流过的瞬间电流能够达到100A以上,这样的话比较细的线就肯定会出问题。 一个基本的经验值是:10A/平方mm,即横截面积为1平方毫米的走线能安全通过的电流值为10A。如果线宽太细的话,在大电流通过时走线就会烧毁。当然电流烧毁走线也要遵循能量公式:Q=I*I*t,比如对于一个有10A电流的走线来说,突然出现一个100A的电流毛刺,持续时间为us级,那么30mil的导线是肯定能够承受住的。(这时又会出现另外一个问题??导线的杂散电感,这个毛刺将会在这个电感的作用下产生很强的反向电动势,从而有可能损坏其他器件。越细越长的导线杂散电感越大,所以实际中还要综合导线的长度进行考虑) 一般的PCB绘制软件对器件引脚的过孔焊盘铺铜时往往有几种选项:直角辐条,45度角辐条,直铺。他们有何区别呢?新手往往不太在意,随便选一种,美观就行了。其实不然。主要有两点考虑:一是要考虑不能散热太快,二是要考虑过电流能力。 使用直铺的方式特点是焊盘的过电流能力很强,对于大功率回路上的器件引脚一定要使用这种方式。同时它的导热性能也很强,虽然工作起来对器件散热有好处,但是这对于电路板焊接人员却是个难题,因为焊盘散热太快不容易挂锡,常常需要使用更大瓦数的烙铁和更高的焊接温度,降低了生产效率。使用直角辐条和45角辐条会减少引脚与铜箔的接触面积,散热慢,焊起来也就容易多了。所以选择过孔焊盘铺铜的连接方式要根据应用场合,综合过电流能力和散热能力一起考虑,小功率的信号线就不要使用直铺了,而对于通过大电流的焊盘则一定要直铺。至于直角还是45度角就看美观了。 为什么提起这个来了呢?因为前一阵一直在研究一款电机驱动器,这个驱动器中H桥的器件老是烧毁,四五年了都找不到原因。在一番辛苦之后终于发现:原来是功率回路中一处器件的焊盘在铺铜时使用了直角辐条的铺铜方式(而且由于铺铜画的不好,实际只出现了两个辐条)。这使得整个功率回路的过电流能力大打折扣。虽然产品在正常使用过程没有任何问题,工作在10A电流的情况下完全正常。但是,当H桥出现短路时,该回路上会出现100A左右的电流,这两根辐条瞬时就烧断了(uS级)。然后呢,功率回路变成了断路,储藏在电机上的能量没有泻放通道就通过一切可能的途径散发出去,这股能量会烧毁测流电阻及相关的运放器件,击毁桥路控制芯片,并窜入数字电路部分的信号与电源中,造成整个设备的严重损毁。整个过程就像用一根头发丝引爆了一个大地雷一样惊心动魄。 那么,为什么在功率回路中的焊盘上只使用了两个辐条呢?为什么不让铜箔直铺过去呢?因为,生产部门的人员说那样的话这个引脚太难焊了! 【分页导航】 第1页: PCB电流与线宽 第2页: PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 第3页: 利用PCB的温度阻抗计算软件计算 第4页: 关于线宽与过孔铺铜的一点经验 tengjingshu的博客 ,EDNC Blog
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    2012-4-11 15:46
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    关于PCB走线宽度变化产生的反射     在进行 PCB 布线时,经常会发生这样的情况:走线通过某一区域时,由于该区域布线空间有限,不得不使用更细的线条,通过这一区域后,线条再恢复原来的宽度。走线宽度变化会引起阻抗变化,因此发生反射,对信号产生影响。那么什么情况下可以忽略这一影响,又在什么情况下我们必须考虑它的影响?   有三个因素和这一影响有关:阻抗变化的大小、信号上升时间、窄线条上信号的时延。   首先讨论阻抗变化的大小。很多电路的设计要求反射噪声小于电压摆幅的5%(这和信号上的噪声预算有关)。   可以计算出阻抗大致的变化率要求为:△Z/Z1 ≤10%。你可能知道,电路板上阻抗的典型指标为+/-10%,根本原因就在这。   如果阻抗变化只发生一次,例如线宽从8mil变到6mil后,一直保持6mil宽度这种情况,要达到突变处信号反射噪声不超过电压摆幅的5%这一噪声预算要求,阻抗变化必须小于10%。这有时很难做到,以 FR4板材上微带线的情况为例,我们计算一下。如果线宽8mil,线条和参考平面之间的厚度为4mil,特性阻抗为46.5欧姆。线宽变化到6mil后特性阻抗变成54.2欧姆,阻抗变化率达到了20%。反射信号的幅度必然超标。至于对信号造成多大影响,还和信号上升时间和驱动端到反射点处信号的时延有关。但至少这是一个潜在的问题点。幸运的是这时可以通过阻抗匹配端接解决问题。   如果阻抗变化发生两次,例如线宽从8mil变到6mil后,拉出2cm后又变回8mil。那么在2cm长6mil宽线条的两个端点处都会发生反射,一次是阻抗变大,发生正反射,接着阻抗变小,发生负反射。如果两次反射间隔时间足够短,两次反射就有可能相互抵消,从而减小影响。假设传输信号为1V,第一次正反射有0.2V被反射,1.2V继续向前传输,第二次反射有 -0.2*1.2 = 0.24v被反射回。再假设6mil线长度极短,两次反射几乎同时发生,那么总的反射电压只有0.04V,小于5%这一噪声预算要求。因此,这种反射是否影响信号,有多大影响,和阻抗变化处的时延以及信号上升时间有关。研究及实验表明,只要阻抗变化处的时延小于信号上升时间的20%,反射信号就不会造成问题。如果信号上升时间为1ns,那么阻抗变化处的时延小于0.2ns对应1.2英寸,反射就不会产生问题。也就是说,对于本例情况,6mil宽走线的长度只要小于3cm就不会有问题。   当PCB走线线宽发生变化时,要根据实际情况仔细分析,是否造成影响。需要关注的参数由三个:阻抗变化有多大、信号上升时间是多少、线宽变化的颈状部分有多长。根据上面的方法大致估算一下,适当留出一定的余量。如果可能的话,尽量让减小颈状部分长度。   需要指出的是,实际的PCB加工中,参数不可能像理论中那样精确,理论能对我们的设计提供指导,但不能照搬照抄,不能教条,毕竟这是一门实践的科学。估算出的值要根据实际情况做适当的修订,再应用到设计中。如果感觉经验不足,那就先保守点,然后在根据制造成本适当调整。
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    2012-2-10 16:05
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    PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系     不同厚度不同宽度的铜箔的载流量见下表:     铜皮厚度35um铜皮厚度50um铜皮厚度70um     铜皮t=10铜皮t=10铜皮t=10     电流A宽度mm电流A宽度mm电流A宽度mm     6.002.505.102.504.502.50     5.102.004.302.004.002.00     4.201.503.501.503.201.50     3.601.203.001.202.701.20     3.201.002.601.002.301.00     2.800.802.400.802.000.80     2.300.601.900.601.600.60     2.000.501.700.501.350.50     1.700.401.350.401.100.40     1.300.301.100.300.800.30     0.900.200.700.200.550.20     0.700.150.500.150.200.15     注1用铜皮作导线通过大电流时铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑,再看看摘自电子电路抗干扰实用技术(国防工业出版社,毛楠孙瑛96.1第一版)的经验公式,以下原文摘录:“由于敷铜板铜箔厚度有限,在需要流过较大电流的条状铜箔中,应考虑铜箔的载流量问题。仍以典型的0.03mm厚度的为例,如果将铜箔作为宽为W(mm),长度为L(mm)的条状导线,其电阻为0.0005*L/W欧姆。另外,铜箔的载流量还与印制 电路板 上安装的元件种类,数量以及散热条件有关。在考虑到安全的情况下,一般可按经验公式0.15*W(A)来计算铜箔的载流量。
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    制定PCB设计规则本书是综合电子论坛(www.avrw.com)EDA开发与应用栏目内部交流资料,任何网站和其他媒体不得转载。第八章:制定PCB设计规则PCB设计规则,是指构成PCB图各种部件单位尺寸的强制性制约。Protel99SE共有44项规则,其中,在布线方面有10项规则,与电路板制作有关的设计规则11项,与高频设计有关的设计规则6项,与放置有关的设计规则1项,信号完整性分析13项规则,其它规则3项。这么多的规则,怎么使用和制定?本书主要讲解单面PCB板的绘图方法,并且是手工布线,这样,设计规则需要制定4项,即:安全间距、焊盘过孔大小、走线宽度范围,铺铜规则。PCB设计规则是一个非常复杂的概念,PCB设计规则的制定,直接影响电路板的整体性能。说简单一点,设计和绘制低频低阻的电路,比较容易,设计和绘制高频高阻的电路,就需要有很高的电路基础和实际绘图经验了。低频低阻的电路,是指总线速度1MHz以下,输入输出阻抗在10K左右的电路,像8051单片机就是低频低阻电路,就算使用12M晶振,总线速度难以超过1M,8051单片机仅有接晶振的两个管脚频率很高,实际绘图也简单,10mil以上的安全间距就可以振荡了。还有用各种数字电路构成的控制电路,也属于低频低阻电路。当总线速度达到2M以上的时候,走线的分布电容对信号的波形已经有影响了,当一根走线上的频率达到数百兆的时候,一厘米长度的走线对电路性能都有影响,1本书是综合电子论坛(www.avrw.co……
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