一、电流与线宽的关系原理

PCB导线是一种铜箔，其电流承载能力主要由以下几个因素决定：

1. 铜厚（厚度）

2. 线宽（横截面积）

3. 允许温升

4. 工作环境（散热、通风）

5. 是否走在外层或内层

电流通过时会引起导线温升，如果温升过高，会造成焊点脱落、PCB碳化甚至起火，因此必须选择在特定温升范围内能够安全导通的线宽。

二、权威标准参考：IPC-2221标准

PCB设计领域广泛采用IPC-2221标准作为参考依据。IPC-2221是《通用印制电路设计标准》，其中明确给出不同铜厚、不同温升条件下的线宽与电流关系。

在IPC-2221标准中，常用的参数为：

• 铜厚：1oz（约35μm），2oz（约70μm）

• 允许温升：10°C、20°C、30°C等

• 外层线与内层线采用不同的换算系数（外层散热好，内层差）

三、经验公式推导与简易计算

针对常规设计，业界常用如下经验公式（基于IPC-2221）：

外层线宽经验公式：

ini复制编辑I = k × (ΔT)^0.44 × (A)^0.725

其中：

• I：电流（单位A）

• ΔT：允许温升（单位°C）

• A：导体横截面积（mm²）

• k：常数，外层线为0.048，内层为0.024（不同资料略有变化）

横截面积 A 的计算方式：

ini复制编辑A = W × T

其中：

• W：线宽（mm）

• T：铜厚（mm）

反推线宽的实用公式：

ini复制编辑W = (I / (k × (ΔT)^0.44))^(1/0.725) / T

四、3A电流的线宽计算实操（1oz铜）

我们以常用的1oz铜厚（35μm）为例，在允许温升20°C，走外层线的情况下，计算承载3A所需线宽：

• 铜厚T = 0.035mm

• 电流I = 3A

• ΔT = 20°C

• k = 0.048

代入公式：

ini复制编辑W = (3 / (0.048 × 20^0.44))^(1/0.725) / 0.035

经过换算：

• 计算结果大约为 2.0mm

✅ 所以，在1oz铜厚、20°C温升条件下，走3A电流的PCB导线，线宽应为2.0mm左右（外层线）

五、不同条件下的线宽建议对比表

六、设计优化技巧与注意事项

1. 优先走外层线

PCB外层可通过空气和元件散热，适合走大电流线。尽量避免大电流走内层线。

2. 加宽+多条并联线

当空间有限时，可以通过多条细线并联方式等效增大横截面积。例如2条1mm线并联 ≈ 2mm单线。

3. 使用铺铜代替细线

对于电源大电流区域，建议使用铺铜面（Polygon）或大面积铜皮代替线条，降低阻抗与发热。

4. 确保散热良好

必要时加热孔（via）连接地平面，或加铜箔屏蔽层提升导热效率。

5. 加强过孔处理

电流从一层跳到另一层时通过过孔传导，需计算过孔的电流承载能力。建议使用多个并联过孔（via stitching）或大孔径设计。

七、辅助工具推荐（提高效率）

1. IPC-2221 Calculator：线上工具计算线宽

2. Saturn PCB Toolkit：免费PCB工程计算器

3. Altium Designer内建工具：直接根据电流自动推荐线宽

4. KiCad Track Width Calculator：适用于开源KiCad设计

八、工程实战建议

• 电机驱动、LED大电流、功率板设计等强电区域应严格遵循电流密度与温升标准，建议适度超额设计。

• 对于长期运行设备（工业控制器、通信基站等），推荐使用2oz铜厚以上板材以提高耐久性。

• 若板面空间紧张，可适当降低温升容限（如10°C以内），并提升散热能力。

九、总结

PCB板上走3A电流，线宽不能随意选择。根据IPC-2221标准及实际工程经验，在铜厚为1oz的情况下，外层线推荐至少2.0mm宽，内层线需更宽（约3.5mm）。随着铜厚增加，所需线宽可以相应减少。

良好的线宽设计不仅能防止过热失效，也能提升产品可靠性与EMC性能。通过结合标准、计算工具和实际应用场景，工程师可科学合理地完成电路板走线设计，确保电气性能和结构安全。