在选择导线或对PCB布线时,要注意根据电流选择合适的线径(线宽),以免发热量过大造成危险。
一、线缆线径与电流
下面是铜线在不同温度下的线径和所能承受的最大电流表格。
导线线径一般按如下公式计算:
铜线:S=IL/54.4*U
铝线:S=IL/34*U
式中:I—导线中通过的最大电流(A);L—导线的长度(m);U—充许的电源降(V);S—导线的截面积(mm²)。
说明:
1、U电压降可由整个系统中所用的设备(如探测器)范围分给系统供电用的电源电压额定值综合起来考虑选用。
2、计算出来的截面积往上靠。根据经验可得1mm² 的铜导线安全载流量为5~8A;铝导线的安全载流量为3~5A。
有三种口诀可以用来估算:
口诀1:
二点五下乘以九,往上减一顺号走;三十五乘三点五,双双成组减点五;条件有变加折算,高温九折铜升级;穿管根数二三四,八七六折满载流。
本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出,而是“截面乘上一定的倍数”来表示,通过心算而得。
由表1可以看出:倍数随截面的增大而减小。二点五下乘以九,往上减一顺号走,说的是2.5mm²及以下的各种截面铝芯绝缘线,其载流量约为截面数的9倍。如2.5mm²导线,载流量为2.5×9=22.5(A)。
从4mm²及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排,倍数逐次减1,即4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。
三十五乘三点五,双双成组减点五,说的是35mm²的导线载流量为截面数的3.5倍,即35×3.5=122.5(A)。从50mm²及以上的导线,其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组,倍数依次减0.5。即50、70mm²导线的载流量为截面数的3倍;95、120mm²导线载流量是其截面积数的2.5倍,依次类推。
条件有变加折算,高温九折铜升级:上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25℃的地区,导线载流量可按上述口诀计算方法算出,然后再打九折即可;当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线,它的载流量要比同规格铝线略大一些,可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。如16mm²铜线的载流量,可按25mm²铝线计算。
穿管根数二三四,八七六折满载流:就是穿2根时,要按8折计算载流量,3根7折,4根6折。
口诀2:
十下五,百上二,二五三五四三界,柒拾玖五两倍半,铜线升级算。
口诀的意思是:
十下五,百上二:10mm²的铝线,平方毫米数乘以5就可以了,100以上的都是截面积乘以2。
二五三五四三界:25mm²以下的乘以4,35mm²以上的乘以3。
柒拾玖五两倍半:70和95平方都乘以2.5。
铜线升级算:如果是铜线就升一个档,比如2.5mm²的铜线,就按4mm²铝线计算。
口诀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:与口诀2的第一句相同。根据绝缘导线所要求通过的总电流,当总电流为10A以下时,导线每平方毫米的截面面积可通过5A电流,100A以上则每平方毫米截面只可通过2A电流。
五十三四上下分:10~50A之间每平方毫米可通过4A电流,50~100安之间每平方毫米可通过3A电流。
埋地套管七五折:若属于埋地或套管敷设时则可通过的电流值应乘于0.75。
二、PCB线宽与电流
根据IPC的文档,电路板的温升ΔT,导线的横截面积(=铜箔厚度×线宽)A和电流I之间存在如下关系:I=k ∆T0.44A0.75
其中系数k是一条曲线,PCB内层走线和外层走线k值差别很大(外层较容易散热)。因k近似一条直线,为简单起见,室温(25℃)时取内层走线k=0.024,外层走线k=0.048。注意上式中的横截面积的单位为平方mil。
IPC-STD-275提供的数据如下表所示。线宽的单位是:Inch(1英寸=25.4mm)。1oz.铜=0.035mm,2oz.=0.07mm,1mil.=0.001inch.。
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