用PCB走線來設計一個采樣電阻

有時候，在設計電路時，需要用到一個阻值比較小的功率電阻作采樣電阻，用來采樣大電流。很多時候我們都會采用一個大封裝的功率電阻來做，例如2010，1812，功率一般0.5W。但是我們有沒有想過用PCB走線來設計一個采樣電阻呢？下面介紹用PCB走線設計一個0.05歐姆的方法。

先認識一下物理知識，導體的電阻率公式：R =ρL/S，其中 ρ 是特定導體的電阻率， L 是導體長度， S 是導體截面積。

由上述的導體的電阻率公式可以知道，要用PCB走線設計出0.05歐姆，必須要知道pcb導體的電阻率，走線的長度，走線的橫截面積。PCB導體材料是銅，而銅的電阻銅的電阻率查表可得：1.75×10E-08, 走線的橫截面積可以由走線寬度和覆銅厚度計算得到，PCB覆銅厚度有1OZ、1/2OZ、1/3OZ等。走線的寬度和長度不能馬上知道，需要計算才能得出。為了計算方便，我們可以用EXCEL表格來把一些滿足要求的值算出來 。如下所示：

由上圖可知，通過excel表格算出了幾組滿足要求的數(shù)據(jù)。

1、當覆銅厚度是1OZ，走線寬度是1mm，走線長度是10cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.05Ω。
2、當覆銅厚度是1/2OZ，走線寬度是1mm，走線長度是5cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.05Ω。
3、當覆銅厚度是1/3OZ，走線寬度是1mm，走線長度是3.5cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.052Ω。
4、當覆銅厚度是1OZ，走線寬度是2mm，走線長度是20cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.05Ω。
5、當覆銅厚度是1/2OZ，走線寬度是2mm，走線長度是10cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.05Ω。
6、當覆銅厚度是1/3OZ，走線寬度是2mm，走線長度是7cm時，PCB走線導體電阻計算出來的結果是0.05Ω。

算出了滿足阻值要求的PCB走線寬度和長度后，已經(jīng)可以在PCB上畫過這段導線了。例如，其中一組滿足要求的數(shù)據(jù)的畫法如圖：

但是，我們還要知道所設計的這個“電阻”的載流能是多大，如果需要流過的電流很大，而設計出來的“電阻”載流能力比它小，就有燒毀的可能。導體的載流能力可以用以下計算方法計算，

I=KT0.44A0.725

（K為修正系數(shù)，一般覆銅線在內層時取0.024，在外層時取0.048，T為最大溫升，單位為攝氏度(例如，60℃)，A為覆銅截面積，單位為平方MIL(不是毫米mm，注意是square mil.)

同樣用excel表格計算PCB走線載流能力，把以上滿足條件的幾組數(shù)據(jù)設計出來的導線的載流能算出來，如下圖所示:

由上圖可知，

1、當覆銅厚度是1OZ，里層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是2.63A。

2、當覆銅厚度是1/2OZ，里層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是1.59A。

3、當覆銅厚度是1/3OZ，里層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是1.19A。

4、當覆銅厚度是1OZ，里層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是4.35A。

5、當覆銅厚度是1/2OZ，里層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是2.63A。

6、當覆銅厚度是1/3OZ，里層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是1.96A。

7、當覆銅厚度是1OZ，外層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是5.26A。

8、當覆銅厚度是1/2OZ，外層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是3.18A。

9、當覆銅厚度是1/3OZ，外層走線寬度是1mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是2.38A。

10、當覆銅厚度是1OZ，外層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是8.70A。

11、當覆銅厚度是1/2OZ，外層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是5.26A。

12、當覆銅厚度是1/3OZ，外層走線寬度是2mm，PCB走線導體的載流能力60度最大溫升時是3.93A。

有了以上這些結果，我們就可以根據(jù)實際情況選擇合適的數(shù)據(jù)來設計出滿足我們要求的阻值的PCB導線。

審核編輯：何安