零基础也能搞懂:PCB走线多宽才能扛住电流?别等烧板才后悔!
你有没有遇到过这种情况——电路明明连通了,一上电,PCB上的某根细线“啪”一下冒烟、发黑,甚至铜箔直接翘起来?
新手工程师最容易踩的坑,不是芯片选错,也不是信号没连上,而是低估了一根“小走线”的承载能力。特别是电源线和地线,看着只是从A点到B点的一条线,但它其实是个微型“输电线”。如果线太细、电流太大,发热积累,轻则系统不稳定,重则整块板报废。
今天我们就来彻底讲清楚一个看似简单却至关重要的问题:PCB走线到底要做多宽,才能安全通过指定的电流?
不靠猜,不靠拍脑袋,我们用工程数据说话,带你掌握真正能落地的设计方法。
为什么线宽不够会出事?热量才是幕后黑手
很多人以为只要电气连通就万事大吉,但忽略了物理世界的基本规律:只要有电阻 + 有电流,就会发热。
PCB走线本质是一段铜导体,虽然导电性不错,但毕竟不是超导体。当电流流过时,会产生焦耳热($P = I^2R$)。如果这个热量散不出去,温度就会不断上升。
举个真实案例:一位朋友做了一个电机驱动板,主电源路径用了15mil的线(约0.38mm),结果带载运行几分钟后,那根线开始发烫,最终铜皮起泡断路——原因就是他没算清楚这根线要承载2A以上的峰值电流。
所以关键不在“能不能通”,而在“能不能撑得住”。
温升是设计的核心指标
行业通常以允许温升 ΔT ≤ 10°C ~ 30°C作为安全边界。什么意思?
- 如果环境温度是25°C,走线工作后升温不超过55°C(ΔT=30°C),属于可接受范围。
- 超过太多,会影响邻近元件、加速材料老化,甚至引发火灾风险。
而决定温升的因素,归根结底就三个:
| 关键参数 | 它怎么影响载流能力 |
|---|---|
| 线宽(Width) | 越宽,横截面积越大,电阻越小,发热越低 |
| 铜厚(Copper Weight) | 常见1oz(35μm)、2oz(70μm),越厚越耐电流 |
| 是否外层走线 | 外层散热好,载流能力强;内层被介质包裹,散热差 |
记住一句话:线宽管“导”,铜厚管“容”,位置管“散”。
别再瞎估了!用标准公式和对照表科学选线宽
市面上很多教程只给一张表让你查,却不告诉你背后的依据。今天我们不仅要给你实用表格,还要让你明白它是怎么来的。
目前最权威的参考标准是IPC-2221B《印制板设计通用标准》。它基于大量实验数据拟合出一条经验公式,专门用来估算PCB导线的最大载流能力。
IPC-2221 经验公式(外层走线)
$$
I = 0.048 \cdot \Delta T^{0.44} \cdot A^{0.725}
$$
其中:
- $I$:最大允许电流(单位:安培 A)
- $\Delta T$:允许温升(°C),常用10、20、30
- $A$:导线横截面积(单位:mil²)
- 系数0.048适用于外层走线;内层用0.024
💡 小知识:1 mil = 0.0254 mm
1oz铜 ≈ 1.4 mil 厚度 → 所以线宽×1.4 = 截面积(mil²)
举个例子:
你想走1.5A电流,允许温升20°C,用的是1oz铜,问至少需要多宽?
代入公式反推:
$$
1.5 = 0.048 \cdot 20^{0.44} \cdot A^{0.725}
\Rightarrow A ≈ 36.8 \, \text{mil}^2
$$
再除以铜厚(1.4 mil)→ 线宽 ≈ 26.3 mil → 向上取整到30 mil(0.76mm)
是不是比你想象中要宽?
实用【PCB线宽与电流对照表】(推荐收藏)
以下是我们根据IPC-2221公式计算整理的常用值,适用于外层走线、1oz铜、孤立单线场景:
| 线宽 (mil) | 换算 (mm) | 截面积 (mil²) | ΔT=10°C 电流 | ΔT=20°C 电流 |
|---|---|---|---|---|
| 6 | 0.15 | 8.4 | 0.55 A | 0.77 A |
| 10 | 0.25 | 14 | 0.78 A | 1.10 A |
| 15 | 0.38 | 21 | 1.05 A | 1.48 A |
| 20 | 0.51 | 28 | 1.28 A | 1.81 A |
| 25 | 0.64 | 35 | 1.49 A | 2.10 A |
| 30 | 0.76 | 42 | 1.67 A | 2.36 A |
| 40 | 1.02 | 56 | 2.05 A | 2.90 A |
| 50 | 1.27 | 70 | 2.38 A | 3.37 A |
| 60 | 1.52 | 84 | 2.68 A | 3.79 A |
| 80 | 2.03 | 112 | 3.22 A | 4.55 A |
| 100 | 2.54 | 140 | 3.70 A | 5.23 A |
📌重点提示:
- 表格数值是“底线”,建议设计时留20%余量
- 若使用2oz铜?相同线宽下载流提升约40%
- 内层走线?散热差,只能按外层的50%~60%来估算
- 多根并行走线或大面积覆铜?实际能力远高于单线
实战技巧:不同场景下怎么处理大电流?
光知道查表还不够,真正的高手懂得灵活应对各种复杂情况。
✅ 场景一:电源主干道(如5V输入、DC/DC输出)
这类线路往往承载1A以上电流,必须特别对待。
正确做法:
- 使用 ≥40mil 线宽,优先采用覆铜(Polygon Pour)
- 在顶层和底层同时铺铜,并打多个过孔连接
- 关键路径避免使用细线“瓶颈”
🔧 技巧:可以用“泪滴”(Teardrop)过渡焊盘,防止应力集中断裂。
✅ 场景二:空间紧张的小型化设计(比如穿戴设备)
板子小得可怜,哪还有地方画粗线?
妥协策略:
- 允许短时峰值略超标(注意占空比!)
- 加强散热:在走线下方加散热过孔阵列
- 把大电流线靠近边缘或外壳布置,利于导热
⚠️ 切记:持续电流仍需满足温升要求,不能一直“超载跑”。
✅ 场景三:高温环境应用(车载、工业控制)
夏天车内温度轻松破80°C,PCB本身再升温30°C,那就超过100°C了!
降额原则:
- 严格控制 ΔT ≤ 10°C
- 按标称值的70%~80%来选线宽
- 必要时局部使用2oz厚铜板
💡 成本考虑:不必整板加厚铜,可在关键区域定制“混合铜厚”工艺。
设计流程:从原理图到布线,一步步怎么做?
别等到Layout阶段才想起来看电流!正确的做法是从项目一开始就介入。
第一步:预估每条支路的最大电流
打开电源模块规格书或计算负载功耗:
示例:STM32F4主控,核心电压1.8V,典型功耗150mW → $I = P/V = 0.15 / 1.8 ≈ 83mA$
这种信号线随便走10mil都绰绰有余。
但如果是5V给Wi-Fi模块供电,标称电流500mA,那就得认真对待了。
第二步:查表定线宽,设置EDA规则
以Altium Designer为例,在设计规则中为不同网络设定专属宽度:
[Power Net Rule Example] Name: High_Current_5V Net: PWR_5V Min Width: 25 mil Preferred: 30 mil Max Width: 100 mil (用于覆铜)这样一旦画细了,软件立刻报错提醒。
第三步:进阶验证(可选但强烈推荐)
对于高可靠性产品,建议做两件事:
- 压降分析:长距离走线会有电压损失,确保末端电压满足器件需求(如<100mV压降)
- 热仿真:使用Ansys SIwave、Q3D Extractor等工具模拟热点分布
当然,最直接的办法还是实物测试:
- 满载运行半小时,用手摸 or 用红外热像仪看温升
- 万用表实测两端电压差,判断是否有异常压降
常见翻车现场 & 如何避坑
下面这些“血泪教训”,希望你能提前看到:
| 问题现象 | 真实原因 | 正确解法 |
|---|---|---|
| 上电冒烟,铜皮起泡 | 电源线仅10mil走2A电流 | 改用40mil+覆铜 |
| 系统偶尔重启 | GND线太细导致噪声耦合 | 改为完整地平面 |
| 布线卡住无法完成 | 所有线设成默认10mil | 对电源线单独设规则 |
| 成本超标 | 整板用2oz厚铜 | 只在关键区加厚 |
还有一个经典误区:把所有地线都走成细线,觉得“反正接地就行”。
错!地线承载的是整个系统的返回电流,尤其是数字系统中的高频回流路径,必须低阻抗。推荐做法是:
- 主GND走完整平面(Ground Plane)
- 采用星型接地或分区接地,避免形成环路
- 大电流地与其他敏感模拟地分开走,最后单点汇接
高手都在用的设计习惯(建议养成)
- 宁宽勿窄:能走30mil就不要勉强25mil,多出的空间未来可能救你一命
- 避免直角走线:改用45°折线或圆弧,减少高频下的电场集中
- 善用覆铜:不仅是电源,GND覆铜还能显著改善EMI性能
- 过孔也要算电流:一个标准过孔(0.3mm孔径,1oz铜)大约能过0.5A,大电流路径记得打多个并联过孔
- 区分信号与电源思维:高速信号关注阻抗匹配,电源线关注载流与压降
最后一句忠告:让电流“跑得通”,更要让它“跑得凉”
PCB布线从来不是简单的“连线游戏”。每一根线都是有物理极限的,尤其涉及功率传输时,更不能掉以轻心。
下次当你准备画一根电源线时,请停下来问自己三个问题:
- 这条线最大会流过多大电流?
- 当前设定的线宽够吗?有没有考虑温升?
- 散热路径在哪里?热量能不能排出去?
掌握了这套方法,你就不再是“能画板的人”,而是“能做出可靠产品的工程师”。
记住那句老话:设计时省下的每一毫米线宽,将来都可能变成一块烧毁的PCB。
如果你正在做一个项目,不确定某条线该走多宽,欢迎留言描述你的电流、层数、铜厚,我来帮你一起算!