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PCB铜排中间开孔后,净截面积怎样算,为什么不能同比折算载流量

PCB铜排中间开孔后,净截面积怎样算,为什么不能同比折算载流量

内容摘要

以单个贯穿圆孔说明铜排毛截面与净截面的区别,计算剩余金属面积,并核对局部电流分布、温升、接头和短路机械强度的验证边界。

矩形铜排中部有一个贯穿厚度的圆孔时,在垂直主电流方向且穿过孔心的截面上,剩余金属面积可按 Anet=(w−d)t 计算。w 是宽度,d 是该截面扣除的孔宽,t 是厚度。这是几何筛查,不能据此把原载流量按面积比例直接折算。

先限定这个简式的适用形状

UL Solutions 的配电盘应用指南提醒,母排钻孔或扩孔可能增加电流密度、影响温升及机械强度。该资料讨论的是相应配电设备,不能直接作为PCB铜排的认证依据;开孔需要重新评审的原则值得在定制图纸中落实。

本文算式适用于等厚矩形条、单个完整圆孔、孔轴垂直板面、所查截面与长度方向垂直的情况。不适用于把折弯、沉孔、螺纹孔、多排交错孔和叠层连接统一扣一个直径。长圆孔还要说明方向,按该检查截面实际缺失的总宽度计算。

用一组尺寸把面积和孔面积分开

假设铜条宽 20 mm、厚 2 mm,中部圆孔直径 6 mm。毛截面 Agross=20×2=40 mm²,孔心位置净截面 Anet=(20−6)×2=28 mm²,剩余比例为 70%。这些是假设尺寸,不代表宏川可售型号。

此处不能扣除 πd²/4。圆孔在铜条平面上的投影面积,和垂直主电流方向的金属截面是不同对象。若仅把 100 A 假设电流除以面积,可得到毛截面平均值 2.50 A/mm²、孔心净截面平均值约 3.57 A/mm²。两者只是平均电流密度,不是孔边最大值,也不证明这根铜排允许通 100 A。

量用途不能据此得出的结论
毛截面 wt描述未开孔矩形条开孔区域仍均匀通流
净截面筛查最窄剩余金属载流量恰好降低相同比例
I/Anet比较同一假设电流下的平均值孔边峰值电流密度
局部温升在明确工况下验证热结果自动证明短路支撑强度

孔边电流与接头电流要按实际路径评审

COMSOL AC/DC 模块入门资料的铜排示例展示了几何形状会改变局部电流分布。它是特定边界下的教学模型,并未给出适用于所有孔位的固定修正系数。

沿铜条长度流过中间孔,与电流从孔旁线鼻子进入铜条,具有不同的边界。评审时要画出进出电流的位置,标明孔距侧边的剩余宽度、相邻孔间金属、圆角、接触面和镀层状态。不能因螺栓填进孔里,就把螺栓截面全算成等效铜;材料、接触界面和电流路径都需要单独处理。

图纸改孔后如何留证

保留改孔前后的图纸版本与尺寸公差,先做最窄截面筛查,再按实际电流波形、环境和散热条件比较压降及温升。数值仿真应记录材料参数、接触处理、热边界和网格收敛情况;对尖角附近的单点峰值,还要核对几何与网格敏感性。

开孔也会改变受力路径,因此应由设计方复核短路载荷、紧固和支撑。已认证设备的现场改孔,必须按设备制造商说明和适用要求处理,不能靠这条面积公式自行批准。加工和检查应在安全隔离的状态下进行,清除毛刺与金属屑后再按批准流程装配。

相关产品与常见问题

定制PCB铜排与汇流条时,提交孔位、用途、进出电流区域和安装图。板级过渡问题见焊盘出口与铜箔颈缩检查,它与铜排自身开孔是两个不同位置。

净截面剩下 70%,额定电流就取原来的 70% 吗?不能直接这样折算。电流分布、散热、接触边界及允许温度都可能变化。

孔径相同就能共用验证报告吗?还要比较孔位、边距、厚度、材料、接头和工况,不能只核孔径。

封面为 AI 生成的净截面几何示意,没有表达实测电流或热仿真结果。算例不构成宏川产品的额定载流量。

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