為什么要關(guān)注走線與過(guò)孔的電流承載能力？
在PCB設(shè)計(jì)中，走線（Trace）和過(guò)孔（Via）實(shí)際上都是“銅導(dǎo)體”，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量。
- 電流過(guò)大會(huì)導(dǎo)致局部溫升超標(biāo)，影響元器件正常工作，甚至讓線路“燒斷”；
- 電流過(guò)小雖然安全，但過(guò)寬走線浪費(fèi)寶貴的板面資源，增加成本。
因此，既要保證可靠性，又要做到經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)，就必須準(zhǔn)確了解和計(jì)算PCB走線與過(guò)孔的電流承載能力。
影響電流承載能力的主要因素
1. 走線線寬（Width）
線寬越大，橫截面積越大，電阻越小、發(fā)熱越少，承載電流也就越高。
2. 銅厚（Copper Weight）
常見(jiàn)有 1 oz、2 oz 等不同銅厚。銅厚越厚，橫截面積越大，理論承載電流能力也越強(qiáng)。
3. 層內(nèi) vs. 外層
外層走線散熱條件好，可承載更高電流；內(nèi)層包裹在基材中，散熱不易，因此承載能力要打折扣。
4. 允許溫升（ΔT）
通常我們?cè)试S走線溫度比環(huán)境溫度高10～20 °C；ΔT 越大，可承載電流越多，但可靠性要求會(huì)更嚴(yán)格。
5. 環(huán)境與板厚
> IPC-2152 標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)，板子周圍環(huán)境（風(fēng)扇/自然對(duì)流）、板厚、是否有散熱銅箔平面等因素，也會(huì)影響最終溫升和電流能力。
怎么計(jì)算走線電流承載能力？
1. 基于 IPC-2152 標(biāo)準(zhǔn)的方法
IPC-2152《Standard for Determining Current-Carrying Capacity in Printed Board Design》是目前最權(quán)威的走線溫升與電流關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)。它基于大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，給出了不同銅厚、不同層別下的電流–溫升–線寬曲線。常用步驟：
1. 確定最大允許溫升（如 ΔT=10 °C）
2. 查表或用計(jì)算器，輸入銅厚、層級(jí)、所需電流，得出所需線寬
3. 驗(yàn)證板上其他條件（如散熱面、基材熱導(dǎo)率）是否與標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)條件一致，否則需適度調(diào)整。
2. 公式近似
在無(wú)法查表時(shí)，也可使用經(jīng)驗(yàn)公式（僅供快速估算）：
外層走線：
I ≈ 0.048 × A^0.44
內(nèi)層走線：
I ≈ 0.024 × A^0.44
其中 I（A）為電流，A（sq mil）為走線橫截面積（線寬 × 銅厚換算后），ΔT 通常取10 °C左右。
注意：以上公式基于 IPC-2221，該標(biāo)準(zhǔn)已被 IPC-2152 更新，建議精確設(shè)計(jì)時(shí)仍以 IPC-2152 表格或計(jì)算器為主。
過(guò)孔（Via）的電流承載能力怎么定？
過(guò)孔的導(dǎo)電截面為“環(huán)形管殼”，其電流承載能力與走線思路類似：
1. 過(guò)孔直徑（Drill Size）：孔徑越大，銅壁環(huán)形截面面積越大。
2. 鍍銅厚度（Plating Thickness）：常見(jiàn) 25 µm、50 µm 等，鍍層越厚，能流更多電流。
3. 層別與散熱：過(guò)孔的位置（內(nèi)層/外層）和附近的大面積銅皮都會(huì)影響熱量擴(kuò)散。
一般經(jīng)驗(yàn)：
- 一個(gè) 0.3 mm 鉆孔、鍍銅 25 µm 的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)孔，承載約 1 A 左右；
- 若要更高電流，可選用 0.5 mm 鉆孔、50 µm 鍍銅，或并聯(lián)多孔；
- 也可對(duì)過(guò)孔周圍加灌銅、加銅箔平面來(lái)增強(qiáng)散熱和電流承載。
設(shè)計(jì)建議
1. 優(yōu)先查表/用 IPC-2152 計(jì)算器，快速準(zhǔn)確定線寬；
2. 板上關(guān)鍵電源線可適當(dāng)放大線寬，給足安全裕度；
3. 多孔并聯(lián)或“灌銅”過(guò)孔群提升過(guò)孔承載能力；
4. 注意板邊風(fēng)道及散熱結(jié)構(gòu)，良好散熱可讓同樣線寬承載更多電流；
5. 出樣后用紅外熱像或直接探針實(shí)測(cè)，驗(yàn)證溫升是否符合預(yù)期。
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