PCB走线宽度怎么选？别再迷信“10mil走1A”了！
你有没有在设计电路板时，随手画一条20mil的电源线，心里默念：“够了，带个1A没问题”？
如果你这么做过——恭喜你，已经踩进了大多数硬件工程师都掉过的坑里。
我们每天都在用EDA工具布线，可真正搞懂“PCB走线宽度到底该怎么选”的人，其实并不多。很多人依赖的所谓“经验法则”，比如“10mil走线能带1A电流”，早已被现实打脸无数次。
更可怕的是，这种错误认知还在代代相传：新人问老工程师，老工程师说“我这么多年都是这么做的”……结果产品一上电满载运行半小时，主板冒烟了。
今天我们就来彻底拆解这个问题：
PCB走线宽度和电流之间的关系，到底是怎么一回事？那些流传已久的对照表，究竟该怎么看、怎么用？
一、你以为的“常识”，其实是过时的经验
先泼一盆冷水：
“10mil走线带1A”这个说法，根本就是错的。
不信？我们来算一笔账。
假设你用的是常见的1oz铜（35μm），走线宽10mil（约0.254mm），长度1英寸。查一下标准数据：
- 在温升控制在20°C的前提下，这条外层走线最多只能承载约0.7A；
- 如果是内层走线？抱歉，连0.5A都不到。
那要是真通1A呢？温升可能直接冲到60°C以上——这还没算环境温度！夏天机箱里本身就有50°C，叠加之后轻松突破Tg值（玻璃化转变温度），轻则焊盘起翘，重则整条线路烧断。
所以，“10mil走1A”不是保守设计，而是赤裸裸的设计违规。
二、影响载流能力的，从来不只是宽度
很多人的思维还停留在“越粗越好”，但真实的物理世界要复杂得多。决定一条走线能扛多少电流的，远不止宽度一个参数。
1. 铜厚：差一倍，能力差一半
常见铜厚有1oz、2oz、甚至3oz（即35μm、70μm、105μm）。同样的走线宽度下，2oz铜的截面积是1oz的两倍，理论上载流能力也接近翻倍。
举个例子：
- 20mil × 1oz → 截面积 ≈ 20 mil² → 载流 ~1.2A（ΔT=20°C）
- 20mil × 2oz → 截面积 ≈ 40 mil² → 载流 ~1.8A
别小看这点差异，在紧凑布局中，加厚铜比加宽走线更容易实现。
2. 外层 vs 内层：散热条件天差地别
外层走线暴露在空气中，可以通过对流和辐射散热；而内层被FR-4包裹着，导热系数只有0.3 W/m·K左右，几乎是“闷罐”状态。
根据IPC-2152实测数据，相同条件下，内层走线的载流能力通常只有外层的60%~70%。
这意味着：如果你把原本给外层用的电流表套到内层电源线上，等于主动埋雷。
3. 温升目标：你是想让它“微热”还是“发红”？
很多人只关心“能不能通得过去”，却忽略了温升控制的重要性。
行业普遍建议稳态温升不超过20°C~30°C。为什么？
- 超过30°C，FR-4材料开始加速老化；
- 局部热点可能导致热膨胀不均，引发微裂纹；
- 高温还会降低邻近元件寿命，尤其是电解电容。
所以，你在选宽度的时候，必须明确回答一个问题：
“我能接受这条线比环境高几度？”
不同的温升目标，对应的载流能力可以相差一倍以上。
三、“对照表”到底该怎么看？别再乱用了！
市面上各种“PCB走线宽度与电流对照表”满天飞，但你知道它们从哪来的吗？精度又如何？
两类来源，天壤之别
第一类：基于老标准的经验公式（慎用！）
这是上世纪IPC-D-275提出的简化公式：
$$
I = k \cdot \Delta T^{0.44} \cdot A^{0.725}
$$
其中：
- $A$ 是截面积（mil²）
- $\Delta T$ 是允许温升
- $k$：外层取0.048，内层取0.024
这个公式的优点是简单，缺点也很明显：它假设走线是孤立的、无限长的理想导体，完全忽略周边结构的影响。
实际应用误差可达50%以上，尤其在高密度多层板中根本不准。
第二类：基于实测+仿真的现代标准 —— IPC-2152（推荐！）
2009年发布的IPC-2152彻底改变了游戏规则。它通过数百组实验+有限元热仿真，建立了迄今为止最精确的PCB热模型数据库。
它的厉害之处在于：
- 不只是看走线本身，还考虑了板厚、介质类型、相邻铺铜、过孔阵列等热耦合因素；
- 提供独立曲线分别描述外层/内层导体；
- 支持从5mil到500mil的宽范围查询；
- 可用于不同温升（10°C、20°C、30°C）场景。
这才是你应该信的“权威参考”。
四、实战教学：手把手教你查IPC-2152表
我们以最常见的场景为例：
设计一块双面FR-4板，外层走线，1oz铜，要求温升≤20°C，需要承载3A电流。请问最小走线宽度是多少？
步骤1：找到正确图表
打开IPC-2152文档，定位到Figure E-3: External Conductors, Standard Board (FR-4, 0.063 inch thick)。
步骤2：确定横纵坐标
- 横轴是走线截面积（Area in circular mils）
- 纵轴是载流能力（Current in Amperes）
- 曲线按温升分组（10°C、20°C、30°C）
我们要找的是20°C rise的那条曲线。
步骤3：反向查值
在纵轴找到3A，画水平线交于20°C曲线，再垂直下落得到截面积约为130 mil²。
由于是1oz铜，厚度≈1.4mil，因此所需宽度为：
$$
\text{Width} = \frac{130}{1.4} \approx 93 \text{mil}
$$
所以，至少要画93mil宽的走线，保险起见可取整为100mil。
✅ 正确答案出来了：1oz铜外层走线带3A，宽度不能小于93mil！
对比一下：如果还按“10mil走1A”的土办法，你会画30mil——差了三倍多！
五、这些坑，90%的人都踩过
❌ 误区一：不分内外层，统一查表
有人直接拿外层的数据去设计四层板的内层电源线，结果一上电就过热。记住：
内层散热差，必须使用专门的 Internal Conductor 图表！
❌ 误区二：照搬网上下载的“万能表格”
搜索引擎一搜“PCB走线电流表”，跳出一堆Excel表格，没有标注来源、测试条件模糊。有些甚至把10mil写成“支持1A”，纯属误导。
✅ 正确做法：优先使用EDA软件内置计算器（如Altium Designer中的Current-Carrying Capacity工具），或直接引用IPC-2152官方图表。
❌ 误区三：忽视脉冲电流的热惯性
某些应用如电机启动、开关电源软启动，会有短时大电流（比如5A持续10ms）。这时候不能按峰值电流选宽。
因为铜有一定的热时间常数（一般几十毫秒到几百毫秒），短暂脉冲不会立刻升温。此时应计算RMS有效值发热，并结合仿真评估。
例如：
- 峰值5A，占空比10%，周期100ms → RMS ≈ √(5²×0.1) = 1.58A
- 实际发热相当于持续1.6A左右，无需按5A设计走线宽度
但注意：频繁重复脉冲仍需警惕累积温升。
六、高级技巧：不只是“查表”，更要“验证”
查表只是起点，真正的高手会做三件事：
1. 布局优化：少走线，多铺铜
与其拉一根细细的电源线，不如直接用Polygon Pour（铜皮填充）把整个区域做成电源平面。
好处：
- 截面积大增，电阻极低；
- 散热路径更广；
- 减少EMI干扰。
2. 过孔加强：电流通道不止一层
对于多层板，关键电源路径应通过多个并联过孔连接各层电源平面。建议：
- 每10A不少于3个过孔；
- 使用更大孔径（如0.3mm以上）；
- 可添加泪滴（teardrop）增强机械强度。
3. 热仿真验证：让数字说话
对于大功率或高可靠性系统（如工业控制、车载设备），必须进行热仿真。
常用工具：
-Ansys IcePak
-COMSOL Multiphysics
-Siemens Flotherm PCB
输入真实功耗、边界条件、风道模型，输出整板温度云图，精准识别热点。
七、真实案例：一条走线烧毁的代价
某客户反馈其工业控制器主板在高温环境下运行几小时后出现碳化痕迹。
排查发现：
- 5V/4A供电路径采用15mil走线 + 1oz铜
- 查IPC-2152表：该配置最大支持约0.9A
- 实际负载达4A →超载超过300%
后果可想而知：长期过热导致树脂碳化，最终形成漏电通道。
解决方案：
- 宽度增至100mil；
- 或改用2oz铜+60mil方案；
- 增加大面积GND铺铜辅助散热；
- 更新设计规范，强制所有电源走线须经IPC-2152验证。
整改后样机通过72小时老化测试，最高温升仅18°C，问题彻底解决。
八、总结：建立科学的设计流程
不要再靠“感觉”画电源线了。正确的做法应该是：
- 明确需求：最大电流、允许压降、目标温升；
- 选择铜厚：≥2A建议用2oz铜，>5A考虑厚铜或金属基板；
- 查IPC-2152表：区分内外层、设定温升、得出最小宽度；
- 优化布局：优先使用铜皮、增加过孔、避免锐角；
- 仿真验证：关键项目必须做热仿真；
- 实测确认：样板满载运行，红外热像仪检测温升。
最后提醒：这不是小事
一条走线设计失误，轻则返工改板，重则批量召回、品牌受损。而在成本与安全之间找到平衡点，正是优秀硬件工程师的价值所在。
未来随着GaN、SiC等高频高效器件普及，PCB将面临更高频率、更大电流密度的挑战。精细化热管理不再是“加分项”，而是生存底线。
所以下次当你准备画一条电源线时，请停下来问自己一句：
“我这个宽度，是有依据的，还是只是‘我觉得够了’？”
如果是后者，赶紧去查IPC-2152吧。
