PCB layout 中 1A 电流适配的走线宽度解析

在电子电路设计中，PCB layout 的合理性至关重要，其中走线宽度与电流承载能力的匹配是关键问题之一。有工程师分享了自己在 PCB 设计中的经历。前两天在画一个功率板子时，由于走线的线径太细，上电瞬间一根电线被立即烧断，最后只能通过外部飞线的方式来替换烧断的电线。

以往公司使用的 PCB 板通常为 6 层、8 层和 10 层，组件排列紧密，空间非常紧张。为了布下较粗的线，只能不断压缩空间来布线。但有时空间实在不够，在布局的限制下，只能根据需要适当减小走线的宽度以完成布线。根据以往经验，一般情况下 1 安培的电流基本使用 1 毫米宽的导线就可以满足。

那么，是否可以推断 10 安培的电流就需要 10 毫米宽的导线呢？在 PCB 板空间充足的情况下，确实可以按照这个比例来设计导线宽度。然而，在多层 PCB 中，当空间有限时，10 毫米的导线宽度可能无法实现。因为多层 PCB 的内部走线空间通常非常有限，导线宽度增加会占用更多面积，可能导致无法容纳较粗的导线。

所以，在大电流情况下，需要综合考虑电流负载、导线截面积、散热需求和空间限制等多个因素来选择合适的导线宽度。这需要具备一定的电子和电气知识以及实践经验才能做出最佳的设计决策。

PCB 电路板的铜箔厚度是以盎司（OZ）为单位来测量的。1OZ 厚的铜箔指的是每平方英尺（FT²）的面积上均匀地铺设重量为 1 盎司的铜箔，其厚度是 35 微米（um）或者 0.035 毫米（mm）。通常，PCB 电路板的铜箔厚度有 0.5 盎司、1 盎司和 2 盎司三个规格选择，这些规格的铜箔主要应用在消费类产品和通讯类的电子产品中。3OZ 的铜箔非常少见，主要用于需要承受非常大的电流、非常高的高压的电源产品中。常用的多层 PCB 电路板中，表层铜箔的厚度基本都是 1 盎司，而内层铜箔的厚度通常为 0.5 盎司。具体细节情况可以向 PCB 制作厂家详细咨询。

PCB 板的电流承载能力主要取决于走线宽度、线厚（铜箔的厚度）以及温升高度。线宽越大，电流的承载能力就越强。

PCB 制作的标准 IPC - 2221 规定了一种计算线宽的方式，即通过将一些参数代入公式进行计算，得出所需线宽。

在 IPC - 2221 标准里，PCB 线宽的计算公式中的参数包括：

第一点I是走线允许通过的最大的电流，它的单位为安培（A）。

第二点0.024和0.048是修正系数，通常是用K表示。对于内层走线，K=0.024；对于表层走线，K=0.048。

第三点dT是最大温升数据，单位是摄氏度（℃）。常见的最大温升数值有10还有20。

第四点A是PCB走线的截面积，等于铜的厚度乘以线宽的值，它的单位为平方密耳（mil^2）。通过将这些参数带入，我们可以计算出对应的电流所需的走线宽度。

但是计算过程非常的复杂，所以我们推荐使用网上的计算工具去计算或执行IPC-2221标准规范的软件算法去计算。

工程师在网上找了几个不同的工具去计算走线的宽度，最后发现它们得出的结果基本一样，其中两个工具计算出的结果完全相同。在给定条件（载流为 10A，最大温升为 10℃，环境温度为 25℃，铜厚为 1 盎司，走线长度为 10mm）下，通过这三个工具计算得出内层 PCB 走线的宽度约为 18.71mm，表层 PCB 走线的宽度约为 7.19mm。自己使用 IPC - 2221 的公式进行计算，结果与工具得出的结果一致。

需要注意的是，即使这些工具的计算结果非常相近，但在实际应用中还需要考虑到其他很多因素的影响，比如 PCB 板子材质、绝缘层的厚度、PCB 走线间距等。所以，在实际制作中需要综合考虑这些因素的影响，并且咨询专业的 PCB 生产厂家来确保最后制作出的 PCB 板符合需求。在一般情况下，1A 电流基本需要 1mm 的线宽来满足，但实际设计中要综合多方面因素进行考量。