如何调整PCB中走线宽度的大小

铜是一种具有高熔点的强导体，但您仍应尽力保持低温。在这里，您需要适当调整走线宽度的大小，以将温度保持在一定范围内。但是，这是您需要考虑给定走线中流动的电流的地方。当使用电源轨，高压组件以及电路板的其他对热敏感的部分时，可以通过PCB走线宽度与电流表的关系来确定布局中需要使用的走线宽度。

大多数表格的一个问题是，它们不能解决受控阻抗路由问题。您已经确定了走线的大小以便控制阻抗，仅通过查看表就很难确定温度上升，并且您必须使用计算器。但是，一种替代方法是使用IPC 2152诺模图检查电流-温度关系是否在受控阻抗曲线中的工作范围内。

在日常工作中，我发现自己花了很多时间浏览EE论坛。在PCB设计和布线过程中经常出现的一个问题是确定建议的走线宽度，以将设备的温度保持在给定电流值的一定范围内，反之亦然。尽管铜的熔点高并且可以承受高温，但理想情况下，您应该将电路板的温度上升幅度保持在10°C以内。允许PCB走线达到很高的温度会增加组件看到的环境温度，这会给主动散热措施带来更大的负担。

该IPC 2152标准是浆纱线和过孔的时候开始的地方。这些标准中指定的公式对于计算给定温升的电流限值很简单，尽管它们没有考虑受控的阻抗布线。话虽这么说，在确定PCB迹线宽度/横截面积时，使用PCB迹线宽度与电流表是一个很好的起点。这使您可以有效地确定走线中允许电流的上限，然后可以使用该上限来调整走线的大小，以进行受控阻抗布线。

当在大电流下运行的板上温度升高达到非常大的值时，基板的电性能会在高温下表现出相应的变化。基板的电气和机械性能会随温度而变化，如果长时间在高温下运行，则基板会变色和变弱。这是我知道的设计师会确定走线尺寸的原因之一，以使温度上升保持在10°C以内。这样做的另一个原因是要适应广泛的环境温度，而不是考虑特定的工作温度。

下面的PCB迹线宽度与电流的关系表显示了迹线宽度和相应的电流值的数量，它们会以1 oz / sq将温度升高限制在10°C。英尺铜重。这应该使您了解如何调整PCB中走线的大小。

您可能已经注意到此表中的三件事：

不同的走线厚度/铜重量。迹线厚度需要根据板上的铜重量计算得出。我们仅包括标准的1盎司/平方尺。英尺以上的值。但是，要在大电流下运行的电路板通常需要较重的铜，以适应较高的温度上升。

无阻抗数据。如果需要使用受控阻抗路由，则需要验证计算出的走线尺寸是否满足上述指定的限制。

替代基材。上面的数据是针对FR4编译的，它将涵盖大量已投产的PCB。但是，高级应用程序可能需要铝芯PCB，陶瓷基板或高级高速层压板。如果您使用导热率较高的基板，则随着热量从温暖的走线带走，走线的温度会降低。对于一阶近似值，温度上升将通过所需基材的导热系数与FR4的导热系数之比进行缩放。

使用IPC 2152 Nomograph

如果要使用不同的铜重量，请针对温度上升和电流验证受控的阻抗布线尺寸，然后应使用IPC 2152标准中的列线图。对于特定的电流和温度上升，这是确定导体尺寸的好方法。另外，如果您已经选择了走线宽度，则可以确定将导致特定温度升高的电流。这在下面的列线图中的两个示例中显示。

红色箭头显示如何确定所需的走线宽度，铜重量（即走线横截面积）和温度上升的最大电流。在此示例中，首先选择导体宽度（140密耳），然后将红色箭头沿水平方向绘制到所需的铜重量（1盎司/平方呎）。然后，我们垂直跟踪到所需的温升（10°C），然后追溯到y轴以找到相应的电流限制（〜2.75 A）。

橙色箭头朝另一个方向移动。我们从所需的电流（1 A）开始，然后水平追踪至所需的温度上升（30°C）。然后，我们垂直向下跟踪以确定跟踪尺寸。在此示例中，假设我们指定0.5 oz / sq。英尺铜重。追溯到这条线之后，我们水平地追溯到y轴，以找到〜40密耳的导体宽度。假设我们要使用的铜重量为1 oz / sq。ft 。; 在这种情况下，我们会发现所需的走线宽度为20密耳。

验证受控阻抗路由

让我们看一个简单的示例，其中涉及上面的诺模图，它与4.7 mil层压板顶部的50 Ohm微带走线一起使用。如果使用微带走线阻抗计算器，则会发现2密耳的走线厚度要求6.5密耳的走线宽度。现在，我们可以在上面的诺模图中使用这些值来确定给定温升的电流极限（请参见红线示例）。如果将最大温升指定为10°C，则可以看到该迹线中允许的最大电流为〜400 mA。
编辑：hfy