PCB设计中电流与线宽的关系

  在 PCB 设计里，电流和线宽的关联十分紧密。通常情况下，线宽越宽，其能够承载的电流也就越大。不过，这个关系并非简单的线性关系，还会受到铜箔厚度、环境温度以及允许温升等诸多因素的综合作用。

线宽增加

  增加线宽，电流承载能力会有一定程度的提升。但这种提升并非呈线性，而是遵循类似指数的规律。比如，线宽从 1mm 增加到 2mm，电流承载能力大概会提高 40%，而不是翻倍。

铜箔厚度

   铜箔厚度一般用盎司（oz）来表示，常见的有1盎司（厚度约35um）、1.5盎司（厚度约50um）、2盎司（厚度约70um），在相同线宽条件下，铜箔越厚，载流能力越强，散热效果越好，但加厚铜箔会导致成本上升较大，当电流较大且线宽加宽不了的情况时，一般常见的处理是在PCB顶底层共同处理电源或在表面开窗镀锡操作。对于多层板电源处理，需要注意默认内层铜厚仅为0.5盎司（约为17.5um），若需要在内层进行电源处理，需要保证较大面积的接触或增加铜厚。

温升限制

  导体温升（高出环境温度的温度增量）是影响PCB导体载流能力的决定性因素，PCB温升与导线电流、走线宽度、走线厚度、PCB板材、相邻走线、层间距离、有无涂层、环境条件等诸多因素的关系。相同条件下，电流越大，温升越高，载流能力下降（温度升高导致导线内阻增加）；加宽导线/铜箔变厚/改变板材可以带来更好的散热与载流能力。

以下给出在1盎司、PCB顶底层有绿油覆盖的25℃环境下、允许温升10℃的PCB线宽经验值；以及0.5盎司铜厚、PCB内层25℃环境下，允许温升5℃的PCB线宽经验值；

线宽（mil）	电流（A）	线宽（mil）	电流（A）
4mil	0.2	10mil	0.2
12mil	0.5	35mil	0.5
22mil	0.8	67mil	0.8
31mil	1	91mil	1
40mil	1.2	117mil	1.2
54mil	1.5	159mil	1.5
70mil	1.8	205mil	1.8
80mil	2	237mil	2
91mil	2.2	270mil	2.2
109mil	2.5	322mil	2.5
128mil	2.8	377mil	2.8
140mil	3	414mil	3
1盎司		0.5盎司

为什么计算线宽会以顶底层温升10℃，内层5℃作为常用依据

  首先，常用普通PCB板材为FR-4，FR-4玻璃化温度Tg≈130-170℃；此时如果夏天暴露在没有空调的环境中，地表温度通常在50℃以上，若此时允许温升较高，会导致PCB板出现局部热点，容易造成焊点老化、阻抗变化等风险；且部分器件是负温度特性，随着温度升高，电阻值会减小，此时电流会更高，最终导致器件热击穿。
  外层由于仅有绿油覆盖，散热较好，此时以10℃温升作为参考已经可以满足绝大多数场合的使用，内层散热差，热量会一直累计，所以通常使用5℃进行计算最为保守；
  若产品工作环境良好，恒温空调下，以外层20℃，内层10℃温升作为参考也是可以的，减少布线难度。

过孔与电流的关系

  在PCB设计中，连接顶底层的方式通常是使用过孔来进行，过孔内壁镀铜支持电流传输；过孔内径越大，单个过孔传输电流越大，通常以过孔20/10mil（0.8A电流）、24/12mil（1A）、32/16mil（1.3A）为极限载流作为参考；注意，过孔越大，占用空间越大，对平面分割越严重，且板厂钻头是有标准尺寸限制的。
  同时，过孔传输电流,与导线一致，不是倍数递增，且电流传输并不是均匀分配到每一个过孔，比如2个24/12mil过孔理论上传输2A没问题，实际可能一个过孔走了1.4A，1个过孔只走了0.6A，这导致部分过孔存在载流风险，所以通常会增加过孔数量且均匀分布。
  除此之外，过孔内壁镀铜厚度不同，也会影响载流与散热能力；按评估标准可分为1、2、3级,其中：

• 1、2级接受状态：平均铜厚≥20um；最小铜厚≥18um；
• 3级接受状态：平均铜厚≥25um；最小铜厚≥20um；

绝大多数板厂默认是1、2级规范，通常以18um作为计算参考；

以下给出在对应电流传输下，温升10℃，以24/12mil过孔为例，经验放置个数。

电流	过孔数量
<500mA	1
500~1A	3
1~1.5A	4
1.5~2A	5
2~2.5A	6
2.5~3A	7

使用计算工具对过孔/线宽进行计算

  嘉立创过孔电流计算工具，在应用实际工程时，推荐留出余量，计算值的1.2倍-2倍左右；

  嘉立创走线电流计算工具，在应用实际工程时，推荐留出余量，计算值的1.2倍-2倍左右；