2A 的电流到底要多宽的线?这个问题的答案不是一句「越宽越好」:1oz 铜、允许温升 10°C、走外层时,最小线宽约 0.79mm,工程上圆整到 0.8mm。后来我发现有个在线 PCB 载流线宽计算器能把这件事反推出来——输入电流、铜厚、温升和布线层,它按 IPC-2221 算出最小线宽并圆整到 0.1mm。顺手把用法和几次实测记成笔记,方便以后回看。
工具地址:https://www.dd-cat.cn/tools/pcb-width
公式与口径:IPC-2221 反推
载流公式是 I = k · ΔT^0.44 · A^0.725,其中 A 是铜箔截面积(单位 mil²)、ΔT 是允许温升;外层 k = 0.048、内层 k = 0.024(内层散热差,k 只有一半)。工具做的事是把公式反解:
A = (I / k)^(1/0.725)算出所需截面积;W = A / T再除以铜厚 T(1oz = 1.37mil = 34.8µm,2oz 翻倍);- 最后把毫米值向上圆整到 0.1mm,宁可宽不可窄。
输入就四个:工作电流 I、铜厚(0.5 / 1 / 2 / 3oz)、允许温升 ΔT、布线层(外层 / 内层)。输出最小线宽(同时给 mm 和 mil)、建议取值、所需截面积,旁边还有一张标着 W、T、I 的走线截面图。
外层 vs 内层:同样电流差约 2.6 倍
同样是 2A、1oz、ΔT = 10°C:外层最小线宽约 0.79mm,内层却要 2.04mm。原因是内层没有空气对流散热,k 只有外层的一半,所需截面积约是外层的 2.6 倍。
这个差别在布局时很关键:电源主干线能走表层就别压进内层;逼不得已走内层,线宽要按约 2.6 倍预算,否则温升会超标。
两个直接有效的杠杆:铜厚与温升
铜厚翻倍,线宽减半
2A、ΔT = 10°C、外层,1oz 要 0.79mm,换成 2oz 只要 0.39mm。截面积需求不变,铜厚翻倍,线宽自然减半。空间紧张、又不想加多层时,2oz 铜是常用解。
放宽温升,线宽也能降
2A、1oz、外层,ΔT 从 10°C 放宽到 20°C,线宽从 0.79mm 降到 0.52mm,代价是走线更热。ΔT 取多少要看环境温度和寿命要求,工具默认的 10°C 是比较保守的口径。
圆整到 0.1mm 的小细节
算出来的最小线宽往往不是 0.1mm 的整数倍,工具会向上圆整。比如 1A、1oz、外层,最小是 0.30mm,圆整后建议 0.4mm。向下取整看似省一点空间,实际电流裕量就没了,别在这抠。
常用电流速查(ΔT = 10°C)
| 电流 | 外层 1oz | 内层 1oz | 外层 2oz |
|---|---|---|---|
| 1A | 0.4mm | 0.8mm | 0.2mm |
| 2A | 0.8mm | 2.1mm | 0.4mm |
| 3A | 1.4mm | 3.6mm | 0.7mm |
| 5A | 2.8mm | 7.3mm | 1.4mm |
| 10A | 7.3mm | 18.9mm | 3.7mm |
上表是工具给出的建议取值(已圆整到 0.1mm)。10A 级别走 7mm 宽线已经不太现实,实际都会改成铺铜加过孔阵列,或直接走整块电源平面。
几点注意
- 电源主干线建议再翻倍:工具给的是满足温升的最小值,电源主干线按计算值的 2 倍布更稳妥;空间紧张时改为铺铜 + 过孔阵列。
- 注意工厂最小线宽:小电流算出来可能低于 0.2mm,先核对 PCB 工厂的最小线宽/线距工艺能力。
- IPC-2221 是经验值:长期满载或高温环境,建议在结果上再留 30% 以上裕量。
- mil 与 mm 别混:工具同时给 mm 和 mil,1oz = 1.37mil = 34.8µm,换算时别搞错单位。
结论
载流线宽这事的难点不在公式,而在于「反推 + 圆整 + 内外层差异」这三步。这个工具一次做完,我布线前先跑一遍把电源主干线宽度定下来,再进 EDA 拉线。链接已收进收藏夹,和差分阻抗、反馈电阻那几个一起用。