免费下载 I 【设计指南】大电流与高电压 PCB 布局

沿一条路径，每一点的电流都相同。所以铜皮最窄的位置温度最高，这一处颈缩就决定了整条路径的温度。

问题在于，覆铜会在每个对象周围形成挖空区。单个挖空区都满足自身的间隙规则，但多个挖空区挤在同一段走线上，剩下的铜桥可能远低于设计要求，而且没有任何一条规则会标记它。

图1：每个挖空区都满足自身的间隙规则，但所有挖空区会共同留下规则不会标记的铜桥。

图2：电流相同、铜厚相同，仅一个线段变窄，温升便从约 9 °C 升至接近 37 °C。

许多工程师习惯给每个过孔套一个额定电流。实测发现，决定过孔温度的不是流经它的电流，而是它所连接的走线，因为走线会直接把热量传入和传出过孔。

在 800 V 电路板上，Sigrity X Aurora 分析了一个相位节点：223 个过孔共同分摊 150 A。仅占 4.5% 的 10 个过孔承载了全部过孔电流的 46%。

图3：223 个过孔中的 10 个过孔承载了过孔电流的 46%。数量从来都不是变量。

电气间隙是防止空气击穿产生电弧的规则，爬电距离是防止表面漏电起痕的规则。两者对应不同的物理机制，所以不能只用一个间距值来管控。

图4：电气间隙穿过空气，爬电距离沿绝缘表面延伸，两者的数值很少相同。

在规则管理器中按电压类别设置规则后，Allegro X PCB Designer 会在几秒钟内标出所有不满足爬电距离要求的位置，包括焊盘、测试点、板边和安装五金件。

只看单个网络并不够。在 800 V 电路板上，Sigrity X PowerDC 技术对整条电源树求解后发现：在 150 A 电流下，单个相位的总功率损耗为 194 W。其中铜箔损耗仅占 6%，而这部分里有 87% 来自此前按网络分析时未覆盖的母线平面和回流平面。这两者均未包含在之前按网络运行的分析范围内。因此，必须分析每一个承载电流的网络，包括回流网络。

图5：150 A 电流下，单个相位 194 W 功率的损耗位置。

推荐的分析流程分两步：设计过程中用 Sigrity Aurora 逐网络筛选；需要分析整条电源树、分立元件或做签核时，再升级到 Sigrity PowerDC 技术。

电源设计会不会也藏着 DRC 发现不了的瓶颈？

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