一、基本概念

1. 电流承载能力（Current Carrying Capacity）
   PCB铜线在通过一定电流时会产生热量，过大电流可能导致铜线过热甚至烧毁。电流承载能力取决于：

• 铜线宽度（W）

• 铜厚度（T）

• PCB铜线环境（内层/外层）

• 允许温升（ΔT）

2. 铜厚度单位

• 1 oz/ft² ≈ 35 µm（厚度），常见PCB铜厚 1oz、2oz、3oz。

二、IPC-2221标准公式

IPC-2221是PCB电流线宽设计的参考标准，其经验公式为：

1. 外层铜线（空气冷却）

$$I = k \cdot \Delta T^{0.44} \cdot W^{0.725}$$

2. 内层铜线（PCB板内层）

$$I = k \cdot \Delta T^{0.44} \cdot W^{0.725} \cdot 0.71$$

其中：

• $I$ = 电流（A）

• $W$ = 线宽（mil，1 mil = 0.0254 mm）

• $\Delta T$ = 允许温升（°C）

• $k$ = 常数（外层k ≈ 0.048，内层略小）

注：IPC-2221公式适合常规PCB，温升通常取10~20°C。

三、常用经验表（1 oz铜线）

mil = 千分之一英寸，1 mil ≈ 0.0254 mm

内层铜线承载能力约为外层的70%。

四、铜厚与线宽换算

铜厚度对电流承载影响显著：

$$I \propto (厚度)^{0.44}$$

举例：

• 1 oz铜厚 35 µm，允许电流 3A

• 2 oz铜厚 70 µm，允许电流约 3 × (2^0.44) ≈ 4.3A

五、线宽计算示例

已知条件：

• 电流 I = 3A

• 外层铜线

• 铜厚 1 oz

• 允许温升 ΔT = 10°C

公式（倒算线宽 W）：

$$W = \left( \frac{I}{k \cdot \Delta T^{0.44}} \right)^{1/0.725}$$

代入数值：

• k = 0.048

• ΔT = 10°C → ΔT^0.44 ≈ 2.75

$$W = \left( \frac{3}{0.048 \cdot 2.75} \right)^{1/0.725} \approx (22.73)^{1.379} \approx 51 \text{ mil} \approx 1.3 mm$$

因此，铜厚 1 oz，3A 电流，允许温升10°C，线宽约 1.3 mm。

六、PCB设计注意事项

1. 温升选择

• 高频或热敏元件附近尽量控制ΔT ≤ 10°C。

• 外层铜线散热好，可适当提高电流承载。

2. 内层铜线系数

• 内层铜线承载能力约为外层的70%，需适当加宽线宽或增加铜厚。

3. 大电流多层并联

• 多条平行线或多层铜线可增加总承载能力。

4. 软件辅助

• Altium Designer、KiCAD、Mentor PCB等均内置电流线宽计算工具，可直接生成线宽。