在 PCB（印刷電路板）設(shè)計(jì)領(lǐng)域，線(xiàn)寬的精準(zhǔn)選擇堪稱(chēng)一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)電路中流過(guò)不同大小的電流時(shí)，線(xiàn)寬的合理與否直接影響著電路的溫升、壓降以及可靠性。線(xiàn)寬過(guò)窄，可能會(huì)導(dǎo)致電路過(guò)熱，甚至引發(fā)燒板等嚴(yán)重問(wèn)題；而線(xiàn)寬過(guò)寬，則會(huì)造成空間的浪費(fèi)，增加制造成本。本文將結(jié)合實(shí)際，深入探討 1A 和 100A 電流分別所需的 PCB 線(xiàn)寬，并分享一些設(shè)計(jì)過(guò)程中的實(shí)用技巧和重要注意事項(xiàng)。

PCB 線(xiàn)寬計(jì)算

我們依據(jù) IPC - 2221 標(biāo)準(zhǔn)中的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算 PCB 線(xiàn)寬。IPC - 2221 是一個(gè)在 PCB 設(shè)計(jì)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的規(guī)范，其公式具有較高的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。

面積公式：

線(xiàn)寬公式：

接下來(lái)，我們以銅箔厚度為 1oz（即 0.0356mm）、允許溫升為 25℃、環(huán)境溫度為 25℃為例，分別計(jì)算 1A 和 100A 電流所需的 PCB 線(xiàn)寬。

實(shí)例計(jì)算

1A 電流所需線(xiàn)寬計(jì)算

步驟 1：計(jì)算走線(xiàn)截面積 A
假設(shè)走線(xiàn)位于外層，其散熱條件相對(duì)較好，我們采用外層參數(shù)：k = 0.048，b = 0.44，C = 0.725。已知電流 I = 1A，溫升 Trise = 25°C，將這些值代入面積公式：

經(jīng)過(guò)計(jì)算，可以得到走線(xiàn)截面積 A = 9.32 mil2。

步驟 2：計(jì)算線(xiàn)寬 W
已知銅箔厚度 t = 1oz = 1.4mil，將其代入線(xiàn)寬公式：

由此可知，在 1A 電流、外層走線(xiàn)、1oz 銅厚以及溫升 25°C 的條件下，線(xiàn)寬僅需 0.123mm，約為 0.13mm，這個(gè)寬度相對(duì)較小。

100A 電流所需線(xiàn)寬計(jì)算

步驟 1：計(jì)算走線(xiàn)截面積 A
同樣是外層走線(xiàn)，參數(shù)保持不變：k = 0.048，b = 0.44，c = 0.725。當(dāng)電流 I = 100A，溫升 Trise = 25°C 時(shí)，代入面積公式

內(nèi)層走線(xiàn)與外層走線(xiàn)的差異

如果走線(xiàn)位于內(nèi)層，其散熱條件較差。此時(shí) k = 0.024，相比外層的 k = 0.048 小了一倍。這意味著在相同的電流和溫升條件下，內(nèi)層走線(xiàn)所需的截面積更大。我們簡(jiǎn)單計(jì)算一下 1A 電流在內(nèi)層的線(xiàn)寬

可以發(fā)現(xiàn)，內(nèi)層線(xiàn)寬約為外層的 1.6 倍，這與內(nèi)外層散熱條件的差異相符合。

大電流（100A）的實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)方法

70mm 的線(xiàn)寬在實(shí)際的 PCB 設(shè)計(jì)中是不現(xiàn)實(shí)的，通常會(huì)采用以下幾種方法來(lái)處理大電流（100A）的情況：

• 增加銅厚：使用 2oz 甚至 4oz 的銅箔，可以有效減少所需的線(xiàn)寬。例如，當(dāng)采用 2oz 銅厚時(shí)，100A 電流所需的線(xiàn)寬會(huì)減半，變?yōu)?35mm 左右，但仍然較寬。
• 多層并聯(lián)：在多層 PCB 設(shè)計(jì)中，將幾層走線(xiàn)并聯(lián)起來(lái)。以 4 層板為例，每層鋪設(shè)一條 20mm 寬的線(xiàn)，相當(dāng)于 80mm 寬的走線(xiàn)，能夠勉強(qiáng)滿(mǎn)足大電流的需求。
• 鋪銅或加母排：對(duì)于大電流的情況，直接在 PCB 上鋪大面積的銅箔，或者使用銅排 Busbar 代替走線(xiàn)。這種方法不僅散熱效果更好，而且能夠有效降低壓降。

總結(jié)

通過(guò)上述計(jì)算可知，在 1oz 銅厚、25°C 溫升的條件下，1A 電流僅需 0.13mm 的線(xiàn)寬（外層），而 100A 電流則需要 70mm 的線(xiàn)寬，顯然大電流情況需要特殊處理。在實(shí)際的 PCB 設(shè)計(jì)過(guò)程中，線(xiàn)寬的選擇需要綜合考慮電流大小、溫升要求、銅厚、散熱條件以及加工能力等多個(gè)因素。對(duì)于小電流的情況，線(xiàn)寬選擇可以相對(duì)寬松一些；而對(duì)于大電流的情況，則需要采用鋪銅、加母排等較為 “硬核” 的方法。在設(shè)計(jì)時(shí)，建議進(jìn)行多次計(jì)算和驗(yàn)證，避免 PCB 因線(xiàn)寬選擇不當(dāng)而出現(xiàn)過(guò)熱等問(wèn)題，確保電路的穩(wěn)定性。畢竟，只有電路穩(wěn)定了，設(shè)計(jì)師才能放心。