PCB 走线载流计算:2mm 线宽 1oz 铜过 3A,载流够了压降超标
2mm 宽、1oz 铜厚、温升 30℃ 的 PCB 外层走线:载流能力 4.37A,带 3A 负载看似富余;但 1 米长走线电阻 0.246Ω,3A 下压降 1.07V、发热 4.7W——载流账过了,压降账先卡死。大电流电源走线要两本账分开算:载流看温升,压降看长度;缩短路径、加宽、加厚铜(2oz 载流升到 7.2A、电阻减半)三条出路按成本排序。
场景:电源板上一条 3A 走线,线宽给多少
一块 DC-DC 电源板,输出 3A 要走一段外层铜箔。工程师第一反应是查「载流」:线宽 2mm、1oz(35μm)铜、允许温升 30℃,够不够?这个问题其实是两本独立的账——载流(热)和压降(电),很多翻车是只算了第一本。
第一本账:载流——温升口径
走线载流能力由「允许温升」决定:电流的 I²R 发热靠铜箔向板材和空气散掉,达到热平衡时的温升不能超过板材与器件的耐受。工程参考口径(IPC-2152 方法,较老经验表考虑因素更多)下,1oz 铜每 mm 线宽在温升 30℃ 时约承载 2.3A:
(0.95 是高温修正:环境 25℃、板面最高 85℃ 时温升空间被预支,载流打九五折——工程惯例修正口径。)4.37A > 3A,载流账通过。截面积 2.0×0.035 = 0.07mm²,看着确实够。
第二本账:压降——被长度悄悄放大
铜不是超导体。20℃ 铜电阻率 0.0172Ω·mm²/m,这条走线若绕板一圈长 1m:
按载流上限 4.37A 算:压降 1.07V、走线自身发热 4.7W。12V 系统压掉 1V 是 9% 的电压精度预算全没;4.7W 集中在一条细线上,局部温升会远超载流表假设的整板散热条件。即使按实际负载 3A:压降 0.74V、发热 2.2W,多数电源场景仍然不可接受。载流账过了,压降账先卡死——这是大电流低压板(电压越低越敏感)的经典翻车方式。
三条出路,按成本排序
- 缩短路径(零成本):压降与长度成正比,1m 压到 200mm,压降立刻除以 5(0.21V)。大电流回路布局先行:电源→负载→回流走最短直线,地回路同样算长度。
- 加宽并铺铜:2mm→5mm,截面积 0.175mm²,电阻降到 0.098Ω/m,1m 压降 0.43V;大电流段直接铺铜皮+开窗加锡,等效厚度也上来了。
- 加厚铜(要花钱):1oz→2oz(70μm),同 2mm 宽载流能力升到约 7.2A、电阻减半(1m 压降 0.54V)——空间不够加宽时的选项,板厂加价按铜厚档计。
反向提醒:载流表口径是「整板自由散热」,走线被器件包围、穿过多层过孔、或环境温度本来就高时,实际载流还要再打折扣;过孔载流另算,3A 至少 2~3 个 0.3mm 过孔并联(工程惯例/经验值)。
小结
PCB 大电流走线两本账:载流(温升口径,看线宽×铜厚,与长度无关)+ 压降(ρL/A,随长度线性放大);低压大电流场景往往是压降先卡死。本文数字与工程师平台的 PCB 载流计算工具同一口径,输入线宽、铜厚、温升与走线长度,载流能力、电阻、压降、功耗一次出;电源回路的电感电容设计可配合DC-DC 变换器计算一起核。载流参考值须结合板厂工艺与样板热测试确认,正式设计留足裕量。
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