一寸長一寸強，PCB設計過孔載流能力分析

Kivy · 發(fā)表于 2018-8-2 10:15:12

作為一個做設計的新手，在剛學pcb設計時，經常會由于電源通道處理不當（過孔數量打的不夠、電源通道路徑不夠寬），而導致PCB設計不合格，生產出來的PCB報廢。那么，我們在做PCB設計時電源通道處過孔需要怎么打哪個類型的？過孔數量要打多少個？本篇文章將給大家作一些詳細的介紹。

過孔定義：

過孔也稱金屬化孔。在雙面板和多層板中，為連通各層之間的印制導線，在各層需要連通的導線的交匯處鉆上一個公共孔，即過孔。過孔的參數主要有孔的外徑和鉆孔尺寸。

一般我們常規(guī)的PCB板生產都是按IPC2級標準生產，生產的孔銅厚度一般為0.8mil到1mil左右（大家可以查一下IPC2級標準的具體內容）。生產時大家以為的生產出來的過孔是這個理想的情況（如下圖示），孔的大小規(guī)整，孔銅厚度非常勻稱：

理想很豐滿，不過現實卻。。。。。。。實際我們生產出來的PCB上的過孔是這種情況（下圖示，生產質量較好的情況下）。

大家可以看到，一般生產出來的PCB的過孔孔壁的鍍銅厚度可能上下寬，中間窄，所以最窄的地方極限可能是0.7mil。現在，我們可以基于最窄孔銅厚度來計算溫升在10度情況下（常規(guī)PCB使用情況下），我們所使用的不同大小過孔的載流能力，結果如下圖示：

看到上面表格，大家是不是會產生疑問：我們做PCB設計時，在處理電源時用大的孔徑（16mil、20mil）就好了，可以保證其通流能力。但為什么一般都使用10mil、12mil過孔呢？理由有以下幾個：

1、對于常規(guī)板，用10mil、12mil過孔是可以滿足其承載電流的能力的。

2、用10mil、12mil過孔，在做PCB設計時，設計效率會更高，方便我們設計。

我們知道單個過孔載流能力，是不是直接用公式除一下電流設計值然后就可以得到相應過孔數量，在設計時打此數量就可以保證設計安全性呢？我們來看一下某公司的仿真案例：

20A電流，打了20個12mil過孔，按照每個孔承載1.2A來計算，應該非常安全。但是實際上電流并沒有你想象的聽話，并不是在20個過孔里面平均分配的。簡單的DC仿真，就可以看到過孔電流的情況。有些過孔走了2.4A的電流，有些才200mA。當然，這個設計可能最終并不會有太大風險。因為12mil的過孔在溫升30度的時候是可以承載2A以上電流的。但是，如果不均勻性進一步放大呢？這個是和你電流的通道，過孔的分布、數量都有關系的，萬一某個過孔走了3A甚至4A的電流呢？并且這時候你打25個或者30個過孔，只要沒有在電流的關鍵位置，提供的幫助并不會很大。原因就是電流沒有你想象的聽話，不是均勻分布。這個結論在確定銅皮寬度時也是成立的。我們從很多的仿真結果都能發(fā)現，當大電流設計在一層銅皮不夠用的情況下，多增加一層來走電流，電流也并不會平均分配。一般我們在做設計的時候會考慮在電源通道多打幾個過孔，雖然不能完全確認打的過孔有效，但考慮到生產的因素，比如生產時電源通道某個過孔會由于生產不合格而失效，多打的過孔有一定的補充作用。

---------------------------------------------------------------
每天學習一個技巧，日積月累你也是專家！
使用前請您先閱讀以下條款:
1、轉載本站提供的資源請勿刪除本說明文件。
2、分享技術文檔源自凡億教育技術驗總結分享！
3、表述觀點僅代表我方建議，不對直接引用造成損失負責！

--------------------------------------------------------------

更多技術干貨文章推送，請關注凡億PCB 公眾微信號！