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技術(shù)專(zhuān)題
PCB設計走線(xiàn)中的電流密度
在PCB設計中，PCB走線(xiàn)電流密度是一個(gè)經(jīng)常被忽視的因素，可能導致災難性的結果。PCB走線(xiàn)電流密度由流過(guò)導電材料單位面積的電流量定義。
在典型的PCB中，走線(xiàn)由銅制成。盡管銅具有很高的導電性，但由于不存在這種材料，因此它并不是理想的導體。它確實(shí)具有一定量的電阻，并且這可以限制在銅走線(xiàn)充分加熱之前流過(guò)的電流量。
IPC-2221印制板設計通用標準中給出了相對于電流和銅走線(xiàn)寬度的溫度升高的計算公式。如果您不喜歡手動(dòng)計算，則可以使用各種PCB跟蹤電流計算器。
高PCB走線(xiàn)電流密度對產(chǎn)品功能的影響
如果幸運的話(huà)，忽略PCB走線(xiàn)電流密度將使您免于沉迷。但是，開(kāi)始抱怨電路板過(guò)熱，或者在某些極端情況下，由于斷線(xiàn)而冒出黑煙，這只是時(shí)間問(wèn)題。
健康的血管可以承受一定程度的血壓。更高的價(jià)格會(huì )讓您的醫生感到擔憂(yōu)。PCB走線(xiàn)也是如此。如果它們不適合處理通過(guò)的電流量，則會(huì )散發(fā)過(guò)多的熱量，并且銅可能會(huì )變質(zhì)。
忽略PCB走線(xiàn)電流密度的問(wèn)題是，這種影響可能不會(huì )立即顯現出來(lái)。在我的一項設計中，在原型階段未發(fā)現此問(wèn)題，只有不滿(mǎn)意的技術(shù)人員經(jīng)常抱怨PCB過(guò)熱，才發(fā)現PCB中的錯誤。
忽略PCB跡線(xiàn)電流密度時(shí)，請準備好冒煙和起火。
同樣，在某些情況下，原型板上電后，PCB上的走線(xiàn)就會(huì )被吹走。這是一個(gè)很明顯的情況，即PCB走線(xiàn)上沒(méi)有足夠的寬度來(lái)處理通過(guò)的電流。
即使您免于遭受如此巨大的后果，電流密度問(wèn)題也可能會(huì )影響到電源輸出。您可能會(huì )在走線(xiàn)到達傳送網(wǎng)絡(luò )末端放置的組件之前發(fā)現沿著(zhù)走線(xiàn)的電壓降。
無(wú)論哪種方式，忽略PCB跡線(xiàn)電流密度都是昂貴的，但是，可以在設計階段輕松解決它們。
如何確保PCB走線(xiàn)電流密度保持在允許極限以下
下次進(jìn)行新的PCB設計時(shí)，需要確保PCB走線(xiàn)足以應付通過(guò)的電流量。當您設計涉及大電流部件的產(chǎn)品時(shí)，尤其是這樣，例如功率晶體管或超亮LED。
使用PCB走線(xiàn)電流密度計算器，以確保承載大電流的走線(xiàn)以所需的最小寬度布線(xiàn)。請記住，不僅銅走線(xiàn)的寬度至關(guān)重要，而且互連通孔也很重要。連接兩層走線(xiàn)很寬，但走線(xiàn)很小，將毫無(wú)意義。
確保較粗的走線(xiàn)以計算出的寬度產(chǎn)生大電流。
具有較寬的走線(xiàn)以緩解電流密度問(wèn)題意味著(zhù)您在PCB上的空間較小。在當今較小的電子產(chǎn)品趨勢中，您可能希望從PCB制造商那里選擇較粗的銅。它使您可以減小走線(xiàn)的寬度，同時(shí)保持足夠的導電面積。