PCB電路板上的線路,畫多寬?除了電流,還需要考慮這些因素!

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多層電路板上密密麻麻的線路,是硬件工程師一根一根手工畫出來的。

PCB線路畫多長?畫多寬?主要遵循以下幾點:

線路寬,通過的電流大

水管越粗,放水速度越快。

電線越粗,通過的電流越大。

PCB上的線路,就是壓扁了的電線,越粗通過的電流越大。

PCB上的線路是銅箔蝕刻出來的,有寬度,也有厚度,截面是方形。

家裡裝修用的電線,5平方、10平方,這些指的是電線截面面積,平方數多了,才能帶的動大功率電氣。平方數不夠用,電線就會發熱。

PCB線路也是一樣的,如果太細了,線路會發熱,能量損耗多,線路另一端電壓下降

為了增加PCB線路的過大電流的能力,可以加寬線路,也可以加厚線路。(普通電子產品都是1OZ銅厚,35um,電腦主板有些用2OZ銅厚,厚度70um,通過電流的能力大1倍左右)

PCB電路板上的線路,畫多寬?除了電流,還需要考慮這些因素!

PCB走線,相當於壓扁了的電線

線路寬度的計算公式

具體怎麼計算?其實沒有標準公式,只有約定俗成的結論。

普遍設計方法是:1mm通過1A的電流。(1OZ銅厚)

這個數據是比較保守的,實際上如果做的更細一些,線路發熱雖然略多,但遠遠達不到銅線熔斷的問題。

走線寬度越寬,通過電流能力越強,線路壓降越小。但是如果每根線都畫的很寬,PCB板面積就會變得很大,通常硬件設計的時候都是按照1mm 1A電流來設計,很少有人會做的更寬。

如下圖,線路有粗有細。

PCB電路板上的線路,畫多寬?除了電流,還需要考慮這些因素!

PCB淺綠色的是線路,深綠色的地方沒有線路

普通信號線,走0.1mm寬

對於只有毫伏電壓、幾毫安電流的信號線,是不是可以做的非常細呢?

理論上可以非常細,但是受限於PCB加工廠的製程,也會有個下限。

普通電路板廠,都可以做到0.1mm的線寬和線距(4mil),所以普通信號線設計寬度都是0.1mm寬

某些高密度電路板,如現在的手機主板,可以做到0.07mm左右的線寬(約2.5-3mil),但是不良率比0.1mm的高一些,價格也要貴一些。

(芯片基板工藝不同,可以做的更細,這裡不多討論)

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電源線,要計算

1mm=1A。電流更大就用更寬的線路

例如2G通信模塊,脈衝電流達2A,一般走2mm寬。如下圖白色部分。整個電源供電採用星形走線,給射頻功放供電的部分特別加粗了。

PCB電路板上的線路,畫多寬?除了電流,還需要考慮這些因素!

再例如

音頻功放(20w左右)的電源和輸出,功率都比較大,走線也要很寬。

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電源平面,要仿真

對於現在的高速ARM處理器,例如高通的CPU等,內核電壓很低,只有1V左右,電流很大,動輒2-3A,系統工作頻率幾個GHz,就不能只依靠線路寬度來保障了。

一般採用專門的電源層,使用塊狀電源線

,並做PDN仿真,把電源迴路的阻抗控制在合理範圍內。

PCB電路板上的線路,畫多寬?除了電流,還需要考慮這些因素!

全志A64芯片的電源層的塊狀電源線

阻抗線,要計算

射頻信號的傳輸,需要線路做成50ohm阻抗的微帶線(如下圖黃色部分)。HDMI線通常要做到100ohm差分阻抗匹配。

阻抗線的寬度需要根據板材、板材厚度、銅厚等參數,由PCB板廠計算。通常會比0.1mm的普通走線更寬一些。

PCB電路板上的線路,畫多寬?除了電流,還需要考慮這些因素!

射頻50歐姆阻抗線

PCB電路板上的線路,畫多寬?除了電流,還需要考慮這些因素!

HDMI 100歐姆等長差分阻抗線


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