PCB走线载流计算器

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PCB走线载流计算器介绍

PCB走线载流计算器是一种工具，用于根据电流、铜厚、温升等参数快速确定走线宽度或电流承载能力。其核心逻辑基于IPC标准（如IPC-2221和IPC-2152）中的公式和图表，通过输入关键参数（如电流、允许温升、铜厚）自动生成推荐线宽。

电流（I）
指通过走线的最大连续电流（单位：安培A）。电流与走线发热量直接相关，需结合温升限制选择线宽。
铜厚（Thickness）
以盎司（oz）为单位，1oz表示1平方英尺面积上铜的重量为1盎司，对应厚度约35μm。常见铜厚为1oz（外层）和0.5oz（内层），高电流场景可选用2oz或3oz。
温升（ΔT）
走线温度与环境温度的差值（单位：℃）。IPC标准通常以10℃或20℃为基准，温升越高允许的电流越大，但需考虑材料耐热性。
外层线宽（External Trace Width）
外层走线因散热较好，相同电流下所需线宽较内层窄。例如，1oz铜厚、10℃温升时，5A电流需约7.62mm线宽。
内层线宽（Internal Trace Width）
内层走线散热较差，需更宽线宽。同样条件下，内层线宽可能是外层的2倍以上（如10A电流需18.71mm内层线宽）。

“1mm线宽过1A电流”是否可靠？
该经验值仅适用于低电流且温升要求宽松的场景。按IPC标准，1oz铜厚、10℃温升时，1mm线宽实际承载电流约为2.3A，但需考虑安全裕量。
线宽与电流是否线性关系？
否。电流承载能力与线宽、铜厚的平方根相关。例如，5A电流需要7.62mm线宽（1oz铜），而非简单5倍于1A的线宽。
高频信号对载流能力的影响
高频电流因趋肤效应，实际载流能力低于直流。需通过工具计算或增加线宽/铜厚。
过孔载流如何计算？
过孔载流能力取决于孔径、铜厚和温升。例如，0.3mm孔径、20μm铜厚时，单个过孔约可承载3.7A（10℃温升），但需减半设计以提高可靠性。
多线层并联是否可行？
可跨层铺设并联走线并通过过孔缝合，载流能力近似为各层总和。但需注意阻抗匹配和热分布。

公式核心参数为：

I = K \cdot (Δ T)^{0.44} \cdot A^{0.725}

I：容许最大电流（A）
K：修正系数（内层走线取0.024，表层走线取0.048）
ΔT：允许温升（℃），常见取10℃或20℃
A：走线截面积（平方密耳，mil²），计算方式： $A = 铜厚（mil） \times 线宽（mil）$ 其中，1 OZ铜厚=1.37 mil（0.035 mm）。

示例计算（10A电流，ΔT=10℃，1 OZ铜厚）：

内层走线： $10 = 0.024 \cdot (10)^{0.44} \cdot (1.37 \cdot W)^{0.725}$ 解得线宽约18.71 mm。
表层走线： $10 = 0.048 \cdot (10)^{0.44} \cdot (1.37 \cdot W)^{0.725}$ 解得线宽约7.19 mm。

部分设计中采用简化公式快速估算：

I = 0.15 \times W

过孔等效为表层走线，公式类似但需考虑沉铜厚度（T）：

I = 0.048 \cdot (Δ T)^{0.44} \cdot A^{0.725}