電路設(shè)計中的電流與線徑如何計算?
??在選擇導(dǎo)線或?qū)?PCB 布線時,要注意根據(jù)電流選擇合適的線徑(線寬),以免發(fā)熱量過大造成危險。
一、線纜線徑與電流
下面是銅線在不同溫度下的線徑和所能承受的最大電流表格。

導(dǎo)線線徑一般按如下公式計算:
銅線:S= IL/54.4*U
鋁線:S=IL/34*U`
式中:I—導(dǎo)線中通過的最大電流(A);
L—導(dǎo)線的長度(m);U—充許的電源降(V);
S—導(dǎo)線的截面積(mm2)。
說明:
1、U 電壓降可由整個系統(tǒng)中所用的設(shè)備(如探測器)范圍分給系統(tǒng)供電用的電源電壓額定值綜合起來考慮選用。
2、計算出來的截面積往上靠。
根據(jù)經(jīng)驗可得 1mm2?的銅導(dǎo)線安全載流量為 5-8A;鋁導(dǎo)線的安全載流量為 3~5A。有三種口訣可以用來估算:
口訣 1:
? ? 二點五下乘以九,往上減一順號走;三十五乘三點五,雙雙成組減點五;條件有變加折算,高溫九折銅升級;穿管根數(shù)二三四,八七六折滿載流。
? ? ?本節(jié)口訣對各種絕緣線(橡皮和塑料絕緣線)的載流量(安全電流)不是直接指出,而是“截面乘上一定的倍數(shù)”來表示,通過心算而得。
? ? 由表 1 可以看出:倍數(shù)隨截面的增大而減小。二點五下乘以九,往上減一順號走:說的是 2.5mm2及以下的各種截面鋁芯絕緣線,其載流量約為截面數(shù)的9倍。如 2.5mm2導(dǎo)線,載流量為 2.5×9=22.5(A)。
? ? 從4mm2及以上導(dǎo)線的載流量和截面數(shù)的倍數(shù)關(guān)系是順著線號往上排,倍數(shù)逐次減1, 即 4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。
? ? 三十五乘三點五,雙雙成組減點五:說的是35mm2的導(dǎo)線載流量為截面數(shù)的 3.5 倍,即 35×3.5=122.5(A)。從50mm2及以上的導(dǎo)線,其載流量與截面數(shù)之間的倍數(shù)關(guān)系變?yōu)閮蓚€兩個線號成一組,倍數(shù)依次減 0.5。
? ? 即 50、70mm2導(dǎo)線的載流量為截面數(shù)的3倍;95、120 mm2導(dǎo)線載流量是其截面積數(shù)的2.5倍,依次類推。
? ? 條件有變加折算,高溫九折銅升級:上述口訣是鋁芯絕緣線、明敷在環(huán)境溫度25℃的條件下而定的。若鋁芯絕緣線明敷在環(huán)境溫度長期高于25℃的地區(qū),導(dǎo)線載流量可按上述口訣計算方法算出,然后再打九折即可;當(dāng)使用的不是鋁線而是銅芯絕緣線,它的載流量要比同規(guī)格鋁線略大一些,可按上述口訣方法算出比鋁線加大一個線號的載流量。
? ? 如16mm2銅線的載流量,可按25mm2鋁線計算。
? ? 穿管根數(shù)二三四,八七六折滿載流:就是穿2根時,要按8折計算載流量,3 根7折,4 根 6 折。
口訣 2:
? ? 十下五,百上二,二五三五四三界,柒拾玖五兩倍半,銅線升級算。
口訣的意思是:
? ? 十下五,百上二:10mm2的鋁線,平方毫米數(shù)乘以5就可以了,100以上的都是截面積乘以2。
? ? 二五三五四三界:25mm2以下的乘以 4,35mm2以上的乘以3。柒拾玖五兩倍半:70和95平方都乘以2.5,銅線升級算:如果是銅線就升一個檔,比如2.5mm2?的銅線,就按4mm2鋁線計算。
口訣 3:
? ? 十下五、百上二,五十三四上下分,埋地套管七五折。
? ? 十下五、百上二:與口訣2的第一句相同。根據(jù)絕緣導(dǎo)線所要求通過的總電流,當(dāng)總電流為10A以下時,導(dǎo)線每平方毫米的截面面積可通過 5A電流,100A以上則每平方毫米截 面只可通過 2A 電流。
? ? 五十三四上下分:10~50A 之間每平方毫米可通過 4A 電流,50~100安之間每平方毫 米可通過3A 電流。
? ? 埋地套管七五折:若屬于埋地或套管敷設(shè)時則可通過的電流值應(yīng)乘于0.75。
二、PCB 線寬與電流
? ? 根據(jù) IPC 的文檔,電路板的溫升ΔT,導(dǎo)線的橫截面積(=銅箔厚度×線寬)A和電流I之間存在如下關(guān)系:I=k??T0.44A0.75
? ? 其中系數(shù) k是一條曲線,PCB 內(nèi)層走線和外層走線 k值差別很大(外層較容易散熱)。因k近似一條直線,為簡單起見,室溫(25攝氏度)時取內(nèi)層走線 k=0.024,外層走線 k=0.048。注意上式中的橫截面積的單位為平方 mil。
? ? IPC-STD-275?提供的數(shù)據(jù)如下表所示。線寬的單位是:Inch (1 英寸=25.4mm)。1 oz.銅=0.035mm,2oz.=0.07mm,1mil.=0.001inch.。

