在現(xiàn)代電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，PCB(印刷電路板)承擔(dān)著至關(guān)重要的角色，尤其是在進(jìn)行大電流傳輸時(shí)。一般來(lái)說(shuō)，平時(shí)我們?cè)诩矣秒娖髦锌吹降腜CB，電流不會(huì)超過(guò)10安培，甚至有時(shí)候只有2安培。而現(xiàn)在的情況變化不小，許多公司開始追求更高的電流負(fù)載需求，尤其是在一些需要高功率輸出的設(shè)備中，電流甚至要達(dá)到80安培，這就讓人不得不思考，如何設(shè)計(jì)出能承受100安培電流的PCB。

但是最近要給公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)動(dòng)力走線，持續(xù)電流能達(dá)到80A左右，考慮瞬時(shí)電流以及為整個(gè)系統(tǒng)留下余量，動(dòng)力走線的持續(xù)電流應(yīng)該能夠承受100A以上。那么問(wèn)題就來(lái)了，怎么樣的PCB才能承受住100A的電流?要弄清楚PCB的過(guò)流能力，我們首先從PCB結(jié)構(gòu)下手。以雙層PCB為例，這種電路板通常是三層式結(jié)構(gòu)：銅皮、板材、銅皮。

銅皮也就是PCB中電流、信號(hào)要通過(guò)的路徑。根據(jù)中學(xué)物理知識(shí)可以知道一個(gè)物體的電阻與材料、橫截面積、長(zhǎng)度有關(guān)。由于我們的電流是在銅皮上走，所以電阻率是固定的。橫截面積可以看作銅皮的厚度，也就是PCB加工選項(xiàng)中的銅厚。通常銅厚以O(shè)Z來(lái)表示，1OZ的銅厚換算過(guò)來(lái)就是35um，2OZ是70um，依此類推。那么可以很輕易地得出結(jié)論：在PCB上要通過(guò)大電流時(shí)，布線就要又短又粗，同時(shí)PCB的銅厚越厚越好。實(shí)際在工程上，對(duì)于布線的長(zhǎng)度沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。

大約知道1Oz銅厚的電路板，在10°溫升時(shí)，100mil(2.5mm)寬度的導(dǎo)線能夠通過(guò)4.5A的電流。并且隨著寬度的增加，PCB載流能力并不是嚴(yán)格按照線性增加，而是增加幅度慢慢減小，這也是和實(shí)際工程里的情況一致。如果提高溫升，導(dǎo)線的載流能力也能夠得到提高。通過(guò)這兩個(gè)表，能得到的PCB布線經(jīng)驗(yàn)是：增加銅厚、加寬線徑、提高PCB散熱能夠增強(qiáng)PCB的載流能力。那么如果我要走100A的電流，我可以選擇4Oz的銅厚，走線寬度設(shè)置為15mm，雙面走線，并且增加散熱裝置，降低PCB的溫升，提高穩(wěn)定性。除了在PCB上走線之外，還可以采用接線柱的方式走線。在PCB上或產(chǎn)品外殼上固定幾個(gè)能夠耐受100A的接線柱如：表貼螺母、PCB接線端子、銅柱等。然后采用銅鼻子等接線端子將能承受100A的導(dǎo)線接到接線柱上。這樣大電流就可以通過(guò)導(dǎo)線來(lái)走。甚至，還可以定做銅排。使用銅牌來(lái)走大電流是工業(yè)上常見(jiàn)的作法，例如變壓器，服務(wù)器機(jī)柜等應(yīng)用都是用銅排來(lái)走大電流。

我們可以得出以下PCB布線經(jīng)驗(yàn)：增加銅厚、加大線徑以及改善PCB散熱，都能有效提升PCB的載流能力。例如，若需承載100 A的電流，可以選擇4 OZ銅厚，線寬設(shè)為15 mm，并采用雙面走線，同時(shí)增強(qiáng)散熱措施以降低PCB溫升，確保穩(wěn)定性。除了在PCB上布線，還可以選擇接線柱方式。在PCB或產(chǎn)品外殼上固定能承受大電流的接線柱，如表貼螺母、PCB接線端子或銅柱等，再通過(guò)銅鼻子等接線端子將導(dǎo)線與接線柱相連，從而實(shí)現(xiàn)大電流的傳輸。例如，英飛凌就采用了一種三層銅層設(shè)計(jì)，其中頂層和底層專為信號(hào)布線而設(shè)，而中間層則是一塊厚度為1.5mm的銅層，專門用于電源布置。這種設(shè)計(jì)使得PCB在小型化的同時(shí)，還能輕松應(yīng)對(duì)超過(guò)100A的過(guò)流需求。不過(guò)，這種特殊工藝在國(guó)內(nèi)可能難以找到加工廠家，需要進(jìn)一步探索和了解。

PCB(Printed Circuit Board)在電子設(shè)備中起著至關(guān)重要的作用，它不僅提供了電子元器件的固定和連接，還承載著電流傳輸?shù)娜蝿?wù)。然而，當(dāng)涉及到高負(fù)載電路和高電流傳輸時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)能承受100A電流的PCB就顯得尤為重要和復(fù)雜了。本文將從材料選擇、布線規(guī)劃、電流分布和散熱設(shè)計(jì)等多個(gè)方面，詳細(xì)介紹如何設(shè)計(jì)出能承受100A電流的高負(fù)載PCB。

一、材料選擇：

1. PCB基板材料：為了滿足高負(fù)載的需求，選擇導(dǎo)電性能好、熱傳導(dǎo)性能高、耐高溫和機(jī)械強(qiáng)度高的基板材料是關(guān)鍵。通常使用金屬基板、陶瓷基板或高溫耐熱的FR-4等。在選擇時(shí)需要綜合考慮電子器件的尺寸、重量和可靠性等因素。

2. 焊盤材料：選用高導(dǎo)熱性能的金屬材料，如銅，以確保電流均勻分布和散熱。

3. 外層覆銅厚度：選擇適當(dāng)?shù)母层~厚度可提高PCB的導(dǎo)電性能和散熱性能。一般來(lái)說(shuō)，較厚的覆銅層能更好地承受高電流負(fù)載。

二、布線規(guī)劃：

1. 銅箔設(shè)計(jì)：要確保高電流負(fù)載的電流密度均勻分布，需要合理設(shè)計(jì)銅箔的寬度和厚度。寬銅箔能減小電阻和阻抗，而厚銅箔能提高電流的承載能力。

2. 電流回流路徑：為了減小電流回路的電阻和電壓降，需要合理規(guī)劃電流的回流路徑，最小化回路長(zhǎng)度和阻抗。

3. 分立布局：重要的過(guò)載電路(如電源輸入)和高負(fù)載電路(如功率模塊)應(yīng)分離布局，避免相互干擾，減少噪聲和電磁干擾。

三、電流分布：

1. 分層設(shè)計(jì)：采用分層設(shè)計(jì)的PCB能夠更好地分配和傳導(dǎo)電流。根據(jù)系統(tǒng)需求，將不同功率級(jí)別的信號(hào)和電源線分層布線，從而減小互相之間的相互影響。

2. 端子設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾娫春徒拥囟俗?，并通過(guò)合理的布線和焊接方式保證電流的順暢流通。

四、散熱設(shè)計(jì)：

1. PCB散熱片：在高負(fù)載PCB設(shè)計(jì)中，加入散熱片可以有效提高散熱效果。散熱片通常由銅或鋁制成，通過(guò)導(dǎo)熱膠與高功率元器件連接，提高散熱性能。

2. 散熱孔設(shè)計(jì)：合理布置散熱孔，以便空氣能夠流經(jīng)散熱片和高功率元器件，有效增強(qiáng)散熱效果。

3. 散熱材料：使用高導(dǎo)熱材料，如導(dǎo)熱膠和散熱硅膠墊片等，有助于提高高功率元器件和PCB之間的熱傳導(dǎo)。

五、EMC設(shè)計(jì)：

對(duì)于高負(fù)載PCB，電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)非常重要。合理的PCB布線方式、使用適當(dāng)?shù)臑V波器和隔離技術(shù)，減少電源和信號(hào)線之間的干擾，確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。

結(jié)論：

?增加銅厚和線寬?：選擇較厚的銅箔(如4oz銅厚)和較寬的走線寬度(如15mm)可以有效提高PCB的載流能力。銅箔厚度越厚，載流能力越強(qiáng)，但成本也會(huì)增加?12。?優(yōu)化布線設(shè)計(jì)?：布線應(yīng)盡量短而直，避免不必要的彎曲和長(zhǎng)度增加，以減少電阻和發(fā)熱。同時(shí)，雙面布線可以增加載流面積，提高整體散熱效果?12。?增加散熱裝置?：在PCB設(shè)計(jì)中增加散熱裝置，如散熱片和風(fēng)扇，可以有效降低PCB的溫度，從而提高其載流能力?12。使用接線柱和銅排?：在PCB上或產(chǎn)品外殼上固定能夠耐受100A的接線柱，如表貼螺母、PCB接線端子、銅柱等，然后采用銅鼻子等接線端子將能承受100A的導(dǎo)線接到接線柱上。此外，使用銅排來(lái)走大電流也是工業(yè)上常見(jiàn)的做法，適用于高功率應(yīng)用?，?特殊工藝?：采用3層銅層設(shè)計(jì)，頂層和底層銅層可以增加載流面積和散熱效果。此外，PCB開窗處理和焊接銅片或銅條也可以顯著提高載流能力?2。