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。

1. 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。

2. 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。

3. 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线宽根据IPC-2152的计算值；以及0.5盎司铜厚、PCB内层25℃环境下，允许温升5℃的PCB线宽根据IPC-2152的计算值；

线宽（mm）	线宽（mil）	电流（A）	线宽（mm）	线宽（mil）	电流（A）
0.1016mm	4mil	0.45	0.254mm	10mil	0.42
0.3048mm	12mil	0.93	0.889mm	35mil	0.87
0.5588mm	22mil	1.34	1.7018mm	67mil	1.28
0.7874mm	31mil	1.64	2.3114mm	91mil	1.53
1.016mm	40mil	1.91	2.9718mm	117mil	1.77
1.3716mm	54mil	2.28	4.0386mm	159mil	2.11
1.778mm	70mil	2.65	5.207mm	205mil	2.45
2.032mm	80mil	2.87	6.0198mm	237mil	2.67
2.3114mm	91mil	3.10	6.858mm	270mil	2.88
2.7686mm	109mil	3.44	8.1788mm	322mil	3.19
3.2512mm	128mil	3.78	9.5758mm	377mil	3.49
3.556mm	140mil	3.98	10.5156mm	414mil	3.69
	1盎司			0.5盎司

  实际项目设计时在保证其他信号能够顺畅联通的情况下，应尽量加宽电源线宽度，以及降低大电流走线的长度，以保证有较低的功率损耗在导线上，计算源于PCB Toolkit V8.46，若有错误请联系；

4. 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。

5. 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	2
1~1.5A	3
1.5~2A	4
2~2.5A	5
2.5~3A	6

  实际项目设计时在保证其他信号能够顺畅联通且符合正常的制造工艺的情况下，应尽量选择较大内径或额外增加过孔数量，以保证有较低的功率损耗在过孔上，计算源于PCB Toolkit V8.46，若有错误请联系；