I PCB -design genererer elektroniske komponenter varme, når strømmen passerer gennem dem, hvilket afhænger af faktorer som effekt, elektriske udstyrsegenskaber og kredsløbsdesign. Selvom nogle kredsløb kan fungere uden yderligere afkøling, kan der i visse situationer være påkrævet en kombination af kølelegemer, køleventilatorer eller flere mekanismer.
Når man designer et kredsløbskort, skal følgende problemer overvejes:
1. ydelsesdata og komponentstørrelse: Når du designer et kredsløbskort, er det nødvendigt at overveje ydelsesdata og komponentstørrelse for bedre at styre varme.
2. Hovedvarme -dissipationskomponenter: Forståelse af, hvilke komponenter der genererer mere varme og bestemmelse af den optimale varmeafledningsmekanisme, kan normalt opnås gennem producentens datablad.
3. PCB -størrelse: Størrelsen på PCB påvirker direkte dens varmeafledningsydelse og skal overvejes omhyggeligt.
4. PCB -komponentmaterialer, layout og placering: Materialerne, layoutet og placeringen af PCB -komponenter har en betydelig indflydelse på varmeafledningens ydeevne.
5. Placering af perifere enheder: med rimelighed at arrangere placeringen af perifere enheder kan hjælpe med at forbedre den samlede varmeafledningseffekt.
6. Applikationsmiljø temperatur: Overvej temperaturen i applikationsmiljøet for at sikre, at kredsløbskortet kan fungere korrekt under forskellige miljøforhold.
7. Varmeafledning: Bestem den specifikke mængde varme, som kredsløbskortet har brug for for at sprede sig.
8. Passende kølemetode: Vælg den passende kølemetode i henhold til faktiske behov, såsom køleventilatorer, kølelegemer osv.
Den bedste tilgang er at optimere temperaturen på komponentniveauet baseret på driftsmiljøet.
Faktorer, der skal overvejes, når man bestemmer kølemekanismen:
Faktorer, der skal overvejes, inkluderer halvlederpræstation og varmeafledningskarakteristika, som typisk er inkluderet i producentens datablade eller tekniske specifikationer.
For PCB er naturlig konvektionskøling velegnet til situationer med lav varmeafledning, mens PCB, der kræver en stor mængde varmeafledning, kræver brug af køleplade, varmerør, fans, tæt kobberfolie eller en kombination af flere køleteknologier.
Hvordan identificerer man termiske problemer med PCB?
Designere kan bruge forskellige teknikker til at identificere potentielle problemer, herunder brugen af termiske analyseværktøjer, visuel inspektion og infrarøde kameraer.
Visuel inspektion:
Visuel inspektion er en praktisk metode til søgning efter tegn på overophedning, forbrænding eller delvis skade på komponenter, tørre kontakter, buer osv. Synlige tegn inkluderer hævede komponenter, brændte komponenter og misfarvede områder på kredsløbskortet. Ud over visuel analyse kan lugten af brændte kredsløb også indikere tilstedeværelsen af opvarmningsproblemer.
Termisk analyse:
Ved at udføre termisk analyse kan vi forstå ydelsen af elektroniske komponenter og kredsløbskort under forskellige temperaturer og betingelser. Denne analyse hjælper designere med at forstå, hvordan varme genereres og overføres i kredsløb. Designere kan derefter bruge resultaterne af disse analyser og simuleringer til at forbedre teknikker og designe bedre metoder til kontrol og styring af varme.
Brug af en infrarød termisk billedbillede:
Infrarøde termiske imagers kan bruges til at detektere temperaturfordelingen af kredsløbskort under drift og identificere overophedningsbetingelser, der ikke er synlige for det blotte øje. Ud over at vise overophedede områder kan infrarøde termiske billedre undertiden identificere forfalskede eller defekte komponenter med forskellige termiske egenskaber fra de originale komponenter.
Hvordan spredes varme fra kredsløbskortet?
Almindelige metoder inkluderer kølelegemer, køleventilatorer, varmrør og tykke kobberlag. Normalt kræver kredsløb, der genererer mere varme, en kombination af flere teknologier. For eksempel kræver afkøling af processoren og displaychippen for en bærbar computer typisk en kombination af køleplade, varmerør og fans.
Køle finner og køle fans
En køleplade er en termisk ledende metalkomponent med et stort overfladeareal, typisk installeret på komponenter såsom effekttransistorer og skifteanordninger. Opvarmning overfører varme fra komponenten til det omkringliggende område. Tilføjelse af en køleventilator hjælper med at sprede varme hurtigere, især til højstrøm strømforsyning.
Varmeør
Varmeør er egnede til kompakt installation i begrænsede rum. Disse rør giver pålidelig og omkostningseffektiv passiv varmeoverførsel. Dens fordele inkluderer vibrationsfri drift, god termisk ledningsevne, lave vedligeholdelsesomkostninger og ingen bevægelige dele, hvilket resulterer i stille drift. Et typisk varmør indeholder små mængder nitrogen, vand, acetone eller ammoniak. Disse væsker hjælper med at absorbere varme, og derefter frigiver de damp, der forplantes langs rørledningen. Der er en kondensator på rørledningen, som kondenserer tilbage i flydende form, når dampen passerer igennem, og cyklussen begynder igen.
Varm gennemhullet array
En anden metode er at forbinde varmekilden til kølepladen gennem en specielt designet struktur, som vi kalder en varme ærme. Disse termiske ærmer indeholder en række gennem huller kaldet termisk vias, der er placeret mellem to kontaktflader. I dette design er det vigtigt at sikre, at varmekilden og radiatoren er forbundet ved det minimale modstandspunkt for varmeoverførsel. Ved at tilføje belagte huller i nærheden af varmekilden kan den termiske impedans reduceres effektivt, og varmeafledningens ydelse af de vigtigste dele af kredsløbet kan forbedres.
Det skal dog bemærkes, at dette design kan øge vægten af kredsløbskortet, besætte en vis plads og kan føre til øget produktionsproblemer og omkostninger. Sammenlignet med ærmer uden belagte huller genererer disse belagte huller kun et par grader af temperaturforskel meget tæt på deres egne positioner. I ingeniørdesign er det nødvendigt at overveje disse faktorer omfattende for at opnå den bedste balance mellem varmeafledning og ydeevne.
Til venstre er skallen uden et gennemgående hul Til højre er et hus med 25 gennem huller
Tyk kobbertråd
Brug af mere kobber giver et større overfladeareal, som hjælper med at fordele og sprede varme. Denne type kredsløbskort er velegnet til applikationer med høj effekt.
Disse metoder giver forskellige tilgange til designere til at vælge den mest passende termiske styringsteknologi baseret på specifikke applikationskrav.