关于线宽与PCB过孔铺铜的一点经验

分类：PCB | 标签：电流辐条 10a 器件功率

2014-08-26 14:08阅读(?)评论(0)

我先讲讲一点点布线常识(都是我的辛苦积累下来的呀，不是转发的)，后面会讲一下实际中遇到的情况，请各位看客耐心看完。

我们在画PCB时一般都有一个常识，即走大电流的地方用粗线(比如50mil，甚至以上)，小电流的信号可以用细线(比如10mil)。对于某些机电控制系统来说，有时候走线里流过的瞬间电流能够达到100A以上，这样的话比较细的线就肯定会出问题。一个基本的经验值是：10A/平方mm，即横截面积为1 平方毫米的走线能安全通过的电流值为10A。如果线宽太细的话，在大电流通过时走线就会烧毁。当然电流烧毁走线也要遵循能量公式：Q＝I*I*t，比如对于一个有10A电流的走线来说，突然出现一个100A的电流毛刺，持续时间为us级，那么30mil的导线是肯定能够承受住的。(这时又会出现另外一个问题??导线的杂散电感，这个毛刺将会在这个电感的作用下产生很强的反向电动势，从而有可能损坏其他器件。越细越长的导线杂散电感越大，所以实际中还要综合导线的长度进行考虑)

一般的PCB绘制软件对器件引脚的PCB过孔焊盘铺铜时往往有几种选项：直角辐条，45度角辐条，直铺。他们有何区别呢？新手往往不太在意，随便选一种，美观就行了。其实不然。主要有两点考虑：一是要考虑不能散热太快，二是要考虑过电流能力。

使用直铺的方式特点是焊盘的过电流能力很强，对于大功率回路上的器件引脚一定要使用这种方式。同时它的导热性能也很强，虽然工作起来对器件散热有好处，但是这对于电路板焊接人员却是个难题，因为焊盘散热太快不容易挂锡，常常需要使用更大瓦数的烙铁和更高的焊接温度，降低了生产效率。使用直角辐条和45角辐条会减少引脚与铜箔的接触面积，散热慢，焊起来也就容易多了。所以选择PCB过孔焊盘铺铜的连接方式要根据应用场合，综合过电流能力和散热能力一起考虑，小功率的信号线就不要使用直铺了，而对于通过大电流的焊盘则一定要直铺。至于直角还是45度角就看美观了。

为什么提起这个来了呢？因为前一阵一直在研究一款电机驱动器，这个驱动器中H桥的器件老是烧毁，四五年了都找不到原因。在我的一番辛苦之后终于发现：原来是功率回路中一处器件的焊盘在铺铜时使用了直角辐条的铺铜方式(而且由于铺铜画的不好，实际只出现了两个辐条)。这使得整个功率回路的过电流能力大打折扣。虽然产品在正常使用过程没有任何问题，工作在10A电流的情况下完全正常。但是，当H桥出现短路时，该回路上会出现100A左右的电流，这两根辐条瞬时就烧断了(uS级)。然后呢，功率回路变成了断路，储藏在电机上的能量没有泻放通道就通过一切可能的途径散发出去，这股能量会烧毁测流电阻及相关的运放器件，击毁桥路控制芯片，并窜入数字电路部分的信号与电源中，造成整个设备的严重损毁。整个过程就像用一根头发丝引爆了一个大地雷一样惊心动魄。那么你可能要问了，为什么在功率回路中的焊盘上只使用了两个辐条呢？为什么不让铜箔直铺过去呢？因为，呵呵，生产部门的人员说那样的话这个引脚太难焊了！设计者正是听了生产人员的话，所以才...唉唉，发现这个问题可着实费了我一番脑筋啊，哪像说起来这么简单！苦乐自知，苦乐自知...

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