一、PCB走线载流能力情况分析
在PCB布线过程中,供电线一般要承受更大的电流,因此对PCB中电源线的设置进行仿真测试很有意义,根据目前实践总结的经验公式来对布线宽度进行配置如下:
I=KT0.44A0.75
其中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;
A为覆铜截面积,单位为平方MIL;
I为容许的最大电流,单位为安培(A);
一般而言,PCB的走线铜厚取1oz(35um),因此敷铜面积A只需要乘以线宽即可.
如下图所示为一般铜厚情况下的布线载流能力表:
备注:
- 表格中所列的相关参数结果都是在标准25摄氏度的情况下,在实际的设计过程中,不仅需要考虑PC板使用环境、制造工艺、板材工艺、板材质量等因素,表中电流载流能力限制条件更为严苛。
- 焊盘位置处的载流能力往往要高于导线的承载能力,因此在设计过程中焊盘位置的情况要基于导线的情况进行考虑,在空间允许的前提下,使用较宽的走线最好。
连续走线厚度及线宽-载流能力图如下所示:
验算图表内容:
4A 1oz(35um-1.38mil) 1mm(40mil) A = 55.12mil2 A0.75 = 20.23
KA0.75 = 0.97 T=30 I=KT0.44A0.75 = 4.33A
根据上述验算,可以看出在1oz-1mm-30度情况下,曲线基本吻合4A左右的电流。
二、PCB过孔载流能力情况分析
对于PCB上的过孔模型,可以简化近似为走线模型,根据走线模型计算方法,过孔情况如下所示:
I=0.048*T0.44A0.75 A=PI*(D+Tk)*Tk
T为最大温升,单位为摄氏度;
A为覆铜截面积,单位为平方MIL;
I为容许的最大电流,单位为安培(A);
D为孔内径;
Tk为沉铜厚度(Tk一般为20um);
常规情况下镀铜厚度IPC2级或者IPC3级标准一般为0.8mil(约20um)到1mil(约25um),而对于一些HDI板,因为盲孔不易电镀同时为了细线制作的问题,会适度的降低对孔铜厚度的要求,因此也有极限孔铜厚度10um左右。
使用Saturn PCB Design Toolkit进行过孔载流能力仿真:
上述仿真结果显示了该参数下过孔的载流能力约为1.8A左右,这里采用公式结算为10A,显然软件仿真的条件更为苛刻而且真实。
Reference
PCB线宽、过孔大小与载流能力的关系:http://blog.sina.com.cn/s/blog_155903a570102yh0p.html
经验计算公式:https://blog.csdn.net/linuxmake/article/details/17954993
Saturn PCB Design Toolkit仿真软件下载:https://www.mr-wu.cn/saturn-pcb-toolkit-install/