pcb电流和线宽计算

在PCB设计中，电流承载能力与走线宽度密切相关，需根据温升、铜厚、环境等因素计算。以下是详细的计算方法和实用指南：

1. 基本计算公式（IPC-2221标准）

线宽与电流关系公式：

• I：电流（A）

• k：修正系数（外层走线取0.048，内层取0.024）

• ΔT：允许温升（℃），通常取10℃（保守值）或20℃（通用值）

• A：走线截面积（mil2），A=线宽（W）×铜厚（T）A=线宽（W）×铜厚（T）

简化公式（20℃温升，外层走线）：

• W：线宽（mil）

• T：铜厚（oz，1oz=1.4mil）

2. 常用线宽-电流对照表

注：

• 1oz铜厚 ≈ 35μm ≈ 1.4mil

• 内层走线电流能力约为外层的50%（散热差）。

3. 计算工具与步骤

(1) 在线工具推荐

• Saturn PCB Toolkit（，支持IPC标准）

• KiCad PCB Calculator

• Electra（集成在Altium中）

(2) 手动计算示例

需求：设计1oz铜厚、20℃温升的PCB，通过3A电流，求线宽。

1. 解简化公式：

   3=0.048?W0.725?10.725W0.725=30.048≈62.5

2. 取对数计算：

   W=62.51/0.725≈62.51.38≈280 mil≈7.1 mm

   结论：需至少7.1mm宽走线（实际可用多条并联或增加铜厚）。

4. 影响电流能力的其他因素

1. 铜厚：

   • 2oz铜厚比1oz承载电流翻倍。

2. 环境温度：

   • 高温环境需降额使用（如105℃时电流减半）。

3. 走线长度：

   • 长走线电阻大（R=ρ?L/AR=ρ?L/A），压降和发热更明显。

4. 多层板内层：

   • 内层散热差，电流能力降低约50%。

5. 过孔电流：

   • 单个过孔（孔径0.3mm）约承载1A，大电流需多个并联。

5. 设计建议

1. 大电流处理：

   • 使用铺铜（Polygon Pour）替代细走线。

   • 增加铜厚（如2oz或镀金）。

   • 开窗露铜（加锡）降低电阻。

2. 压降控制：

   • 计算走线电阻：R=ρ?L/(T?W)R=ρ?L/(T?W)（ρ铜=0.0172Ω·mm2/m）。

   • 确保压降 < 5%电源电压（如5V系统允许0.25V）。

3. 热管理：

   • 避免走线集中发热区，必要时添加散热孔。

6. 实际

场景：12V/5A电源输入，1oz铜厚，ΔT=20℃。

• 计算线宽：

  • 查表得1oz、1mm（40mil）线宽载流2.8A，需并联2根（或加宽至1.8mm）。

• 验证压降：

  • 走线长50mm，电阻 R=0.0172×50/(0.035×1.8)≈0.014ΩR=0.0172×50/(0.035×1.8)≈0.014Ω。

  • 压降 V=5A×0.014Ω=0.07VV=5A×0.014Ω=0.07V（符合要求）。

7. 总结

• 公式：I=k?ΔT0.44?(W?T)0.725I=k?ΔT0.44?(W?T)0.725。

• 关键参数：铜厚、温升、走线宽度。

• 设计原则：大电流用宽走线/铺铜，高温环境需降额，长走线查压降。