工程指南2026年4月17日• 10 min 閱讀
如何決定馬達驅動板的銅尺寸
快速結論
對於大多數馬達驅動板，從用於原型的 1oz 外層銅開始，當連續路徑電流高於約 8-10A、佈線空間緊張或實際 1oz 澆注時壓降和熱升過高時，可改為 2oz。
重點整理
- •根據 RMS 或持續電流來確定馬達驅動器銅的大小，而不僅僅是短期行銷峰值電流。
- •電池輸入、半橋輸出、分流路徑和返回迴路應使用最多的銅線和最短的路線。
- •當 1oz 寬度變得尷尬、外殼溫度高或壓降裕度緊張時，2oz 銅成為更好的預設值。
- •過孔陣列、連接器焊盤、分流器和頸縮通常會先於長直跡線發生故障。
對於大多數馬達驅動板，原型使用 1 盎司外層銅，當每條路徑的連續相電流高於約 8-10A 或佈線空間緊張時使用 2 盎司，並根據實際 RMS 電流、允許的溫升和壓降預算來確定跡線尺寸，而不是僅根據峰值電流來確定。
緊湊型 BLDC、步進器和有刷直流控制器的可行預設設定是透過短迴路、縫合銅澆注和足夠的通孔數量來匹配走線橫截面，從而在外部層上保留電池輸入、半橋輸出、電流檢測返回和再生路徑。請同時使用走線寬度計算器、過孔電流計算器和FR4走線計算器，因為電機驅動器的可靠性通常受到熱量、對稱性的自然變化。
您應該從多大的銅尺寸開始？
馬達驅動板的佈線方式與小訊號控制 PCB 不同。關鍵的銅必須承載相電流，承受再生電流尖峰，並保持壓降足夠低，以便 MOSFET、分流器、連接器和電源在負載下都能以可預測的方式運作。
對於比較疊層的買家和工程師來說，第一個決定通常不是確切的走線寬度。問題在於具有更寬澆注的 1 盎司銅是否仍然實用，或者2盎司銅是否是達到載流量和熱目標而不會使電路板陷入佈線妥協的更清潔方式。
| 董事會狀況 | 建議開始 | 為什麼 |
|---|---|---|
| 每條路徑連續電流高達約 5A 的原型或低電流控制器 | 1oz 外銅，寬澆注 | 成本最低、製造最簡單；路由密度保持合理。 |
| 緊湊型 12V 至 48V 馬達驅動器，連續電流為 5A 至 10A | 1oz 或 2oz 取決於電路板面積 | 如果空間可用，1oz 即可。如果板子很擁擠，則需要減少 2oz 的寬度。 |
| 相、電池或煞車路徑連續電流大約在 8A 至 10A 以上 | 2oz外銅 | 通常對於溫升和壓降裕度來說是更安全的預設值。 |
| 持續高電流逆變器、機器人或汽車功率級 | 2oz 外層銅加平面/澆注與平行過孔 | 高電流很少適合狹窄的走線；擴散電流可減少熱點。 |
如果銅重量仍處於開放狀態，請在鎖定製造疊層之前查看0.5oz vs 1oz vs 2oz 銅指南。
尺寸來自 RMS 電流，而非行銷尖峰電流
最常見的馬達驅動器錯誤之一是根據產品表上的短突發電流數字來確定銅的尺寸。銅加熱追蹤RMS電流和占空比，而元件應力和保護事件可以透過峰值電流來設定。您需要這兩個數字，但走線和澆築幾何圖形通常應從持續的情況開始。
一塊能夠承受 20A 電流 200 毫秒的電路板，如果在密封外殼內承載 8A RMS 幾分鐘，仍會過熱。這就是為什麼在凍結銅之前必須定義電流曲線、環境溫度、氣流和允許溫升的原因。
- 使用 RMS 或最壞情況連續電流來決定走線和澆注尺寸。
- 單獨檢查峰值電流是否有短瓶頸，例如分流器、連接器、頸縮和過孔。
- 包括從馬達返回大容量電容或電源輸入的再生電流路徑。
- 預算電壓提前下降；低壓馬達系統在達到絕對熱極限之前通常會感覺到銅損。
建議：如果設計低於 24V，請保持明確的壓降目標。電池饋電、相路徑或電流偵測迴路上的數十毫伏電壓可能會大幅改變啟動扭力、電流測量精度和熱平衡。
哪些路徑需要最多的銅？
並非馬達驅動板上的每個網路都需要相同的處理。優先考慮的是高電流環路，而不是連接到功率級的每條走線。將銅預算集中在發熱、壓降和開關電流實際集中的地方。
| 路徑 | 優先級 | 佈局指南 |
|---|---|---|
| 電池或直流總線輸入 | 非常高 | 使用短而寬的外部澆注；保持大容量電容器和 MOSFET 電橋緊密耦合。 |
| 半橋至馬達相位輸出 | 非常高 | 喜歡寬的澆注而不是長的痕跡；保持三相幾何相似。 |
| 電流偵測分流路徑 | 高 | 避免分流器附近的頸縮，並將力電流與開爾文感應佈線分開。 |
| 電橋、分流器與輸入電容器之間的接地迴路 | 非常高 | 此環路通常是真正的熱和 EMI 瓶頸；保持緊湊和低阻抗。 |
| 閘極驅動與邏輯電源 | 低到中 | 佈線乾淨，但不要在控制網上浪費高電流銅預算。 |
對於汽車和機器人佈局，汽車 PCB 計算器和機器人控制 PCB 設計指南是有用的配套頁面，因為它們圍繞實際控制硬體負載構建了可靠性、瞬態負載和返迴路徑規則。
工程師和買家的實用尺寸調整工作流程
- 定義每條路徑的持續電流，而不僅僅是驅動器 IC 峰值額定值。
- 根據系統電壓和扭力靈敏度設定電池輸入、相位路徑和返迴路徑的壓力降預算。
- 盡可能為最高電流的銅線選擇外層佈線。
- 根據可用電路板面積、電流密度和晶圓廠限制選擇 1oz 或 2oz 銅。
- 使用實際環境和溫升假設，透過走線寬度計算器計算走線或澆注寬度。
- 使用透過目前計算器檢查每個圖層轉換；過孔欄位必須與走線的電流容量相匹配，或為其註入電流。
- 確認分流器、連接器、保險絲墊和測試點處的頸縮不會成為新的瓶頸。
- 審查可製造性：較重的銅會增加最小走線/空間，並會增加成本和蝕刻變化。
買家檢查點：如果供應商說電路板是 2 盎司銅，但報價還承諾細間距佈線和低成本標準製造，請驗證實際的最小走線/空間和環形規則。重銅和密集佈線經常發生衝突。
什麼時候 1 盎司就足夠了，什麼時候 2 盎司是更好的答案
1oz 仍然有意義
- 每條路徑的連續電流適中，電路板有空間進行更廣泛的澆注。
- 專案處於原型階段或對成本敏感的階段，您需要更簡單的製造。
- 細間距閘極驅動器、MCU 或感測逸出佈線在佈局中占主導地位。
- 散熱策略更取決於銅面積、過孔、氣流和散熱，而不僅僅是銅厚度。
移動到 2oz 時
- 您一直在與 MOSFET、分流器、連接器或板邊緣端子周圍的寬度限製作鬥爭。
- 連續電流足夠高，以至於 1oz 的幾何形狀會變得笨拙或被迫繞很長的路。
- 外殼很熱、密封或振動嚴重，您需要更多的熱和機械餘裕。
- 您希望降低電阻損耗，但又不想使每個電源路徑顯著變寬。
發布前要捕獲的常見故障模式
錯誤 1：確定直線走線的尺寸，但忽略瓶頸。 馬達驅動板通常會在連接器焊盤、保險絲焊盤、分流器、過孔和 MOSFET 逃逸區域發生故障，然後在長而容易的銅部分發生故障。
錯誤 2：慷慨地佈置輸出路徑，但減少返迴路徑。 電流環路作為一個系統會發熱。如果只有一側有敷銅區域，實際的溫升和EMI仍然會很差。
錯誤 3：將過孔視為自由。 經由過少的過孔進入內平面的寬頂層澆注會產生電流阻塞點。始終使用via計算器調整via字段的大小。
錯誤 4：選擇 2oz 銅來解決實際上是佈局問題的散熱問題。 更好的電容器放置、更短的環路、更廣泛的澆注以及更多的銅共享通常比直接跳到厚銅更重要。
發送電路板之前的快速清單
| 檢查點 | 透過目標 | 原因 |
|---|---|---|
| 連續電流定義 | 記錄每個高電流路徑的 RMS 或持續電流 | 防止因不切實際的突發數字而調整大小。 |
| 定義壓降預算 | 審查輸入和回波損耗，尤其是低於 24V | 保护扭矩和电流感应精度。 |
| 外層最高電流路徑 | 可行 | 改善冷卻並允許更寬的銅。 |
| 透過轉換檢查 | 通孔陣列容量與銅路徑容量匹配 | 避免隱藏的目前阻塞點。 |
| 審查分流路由 | 力電流和開爾文感應分開 | 減少測量誤差和局部加熱。 |
| 與晶圓廠確認的銅重 | 堆疊和最小規則與報價相符 | 避免最後一刻的 DFM 意外。 |
最終建議
對於大多數馬達驅動板，請根據連續路徑電流、壓降預算和可用佈線面積選擇銅。對於低至中等電流的設計，從外層開始使用 1 盎司，但一旦連續電流、外殼溫度或空間壓力使 1 盎司的傾倒變得尷尬，則改為 2 盎司。
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快速問答
我應該在馬達驅動器 PCB 上使用 1 盎司還是 2 盎司銅？
當連續電流適中且電路板有空間進行更廣泛的澆注時，請使用 1oz。當連續路徑電流大致高於 8-10A、電路板面積緊張，或您需要更低的損耗和更大的熱裕度而不需要過大的寬度時，請移至 2oz。
我是根據峰值電流還是連續電流來決定馬達驅動器走線的大小？
從 RMS 或最壞情況連續電流開始進行銅加熱，然後分別驗證分流器、連接器、通孔和保險絲墊等短瓶頸的峰值電流。
馬達驅動板的哪些區域需要最寬的銅？
優先考慮電池或直流總線輸入、半橋相位輸出、分流電流路徑以及電橋和大容量電容器之間的返回迴路。這些路徑主導著加熱、損耗和開關電流應力。
為什麼過孔對於大電流馬達驅動板如此重要？
寬澆注仍會因層變化時過孔過少而成為瓶頸。通孔區域必須承載與為其供電的銅路徑相同的電流，否則局部發熱和壓力降將集中在那裡。
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