电路设计中的电流与线径计算

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（mm ² ）。

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 1mm ²  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 2.5mm ² 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 2.5mm ² 导线，载流量为 2.5×9＝22.5(A)。

从4mm ² 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35mm ² 的导线载流量为截面数的 3.5 倍，即 35×3.5＝122.5(A)。从50mm ² 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、70mm ² 导线的载流量为截面数的3倍；95、120 mm ² 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16mm ² 铜线的载流量，可按25mm ² 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：

十下五，百上二：10mm ² 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：25mm ² 以下的乘以 4，35mm ² 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2.5mm ²  的铜线，就按4mm ² 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  ? T ^0.44 A ^0.75

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摄氏度）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）。1 oz.铜=0.035mm，2oz.=0.07mm，1mil.=0.001inch.。

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