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技術專題
PCB設計走線中的電流密度
在PCB設計中，PCB走線電流密度是一個經常被忽視的因素，可能導致災難性的結果。PCB走線電流密度由流過導電材料單位面積的電流量定義。
在典型的PCB中，走線由銅制成。盡管銅具有很高的導電性，但由于不存在這種材料，因此它并不是理想的導體。它確實具有一定量的電阻，并且這可以限制在銅走線充分加熱之前流過的電流量。
IPC-2221印制板設計通用標準中給出了相對于電流和銅走線寬度的溫度升高的計算公式。如果您不喜歡手動計算，則可以使用各種PCB跟蹤電流計算器。
高PCB走線電流密度對產品功能的影響
如果幸運的話，忽略PCB走線電流密度將使您免于沉迷。但是，開始抱怨電路板過熱，或者在某些極端情況下，由于斷線而冒出黑煙，這只是時間問題。
健康的血管可以承受一定程度的血壓。更高的價格會讓您的醫生感到擔憂。PCB走線也是如此。如果它們不適合處理通過的電流量，則會散發過多的熱量，并且銅可能會變質。
忽略PCB走線電流密度的問題是，這種影響可能不會立即顯現出來。在我的一項設計中，在原型階段未發現此問題，只有不滿意的技術人員經常抱怨PCB過熱，才發現PCB中的錯誤。
忽略PCB跡線電流密度時，請準備好冒煙和起火。
同樣，在某些情況下，原型板上電后，PCB上的走線就會被吹走。這是一個很明顯的情況，即PCB走線上沒有足夠的寬度來處理通過的電流。
即使您免于遭受如此巨大的后果，電流密度問題也可能會影響到電源輸出。您可能會在走線到達傳送網絡末端放置的組件之前發現沿著走線的電壓降。
無論哪種方式，忽略PCB跡線電流密度都是昂貴的，但是，可以在設計階段輕松解決它們。
如何確保PCB走線電流密度保持在允許極限以下
下次進行新的PCB設計時，需要確保PCB走線足以應付通過的電流量。當您設計涉及大電流部件的產品時，尤其是這樣，例如功率晶體管或超亮LED。
使用PCB走線電流密度計算器，以確保承載大電流的走線以所需的最小寬度布線。請記住，不僅銅走線的寬度至關重要，而且互連通孔也很重要。連接兩層走線很寬，但走線很小，將毫無意義。
確保較粗的走線以計算出的寬度產生大電流。
具有較寬的走線以緩解電流密度問題意味著您在PCB上的空間較小。在當今較小的電子產品趨勢中，您可能希望從PCB制造商那里選擇較粗的銅。它使您可以減小走線的寬度，同時保持足夠的導電面積。