I PCB -design genererer elektroniske komponenter varme når strømmen går gjennom dem, noe som avhenger av faktorer som kraft, elektrisk utstyrskarakteristikker og kretsdesign. Selv om noen kretser kan fungere uten ekstra kjøling, kan det være nødvendig med en kombinasjon av kjølerier, kjølevifter eller flere mekanismer i visse situasjoner.
Når du designer et kretskort, bør følgende problemer vurderes:
1. Ytelsesdata og komponentstørrelse: Når du designer et kretskort, er det nødvendig å vurdere ytelsesdata og komponentstørrelse for å bedre administrere varmen.
2. Main Heat Dissipation Components: Forstå hvilke komponenter som genererer mer varme og bestemmer den optimale varmedissipasjonsmekanismen som vanligvis kan oppnås gjennom produsentens datablad.
3. PCB -størrelse: Størrelsen på PCB påvirker direkte ytelsesytelsen og må vurderes nøye.
4. PCB -komponentmaterialer, layout og plassering: Materialene, layout og plassering av PCB -komponenter har en betydelig innvirkning på ytelsesytelsen.
5. Plassering av perifere enheter: Riktig å ordne posisjonen til perifere enheter kan bidra til å forbedre den generelle varmeavledningseffekten.
6. Påføringsmiljøtemperatur: Tenk på temperaturen i applikasjonsmiljøet for å sikre at kretskortet kan fungere ordentlig under forskjellige miljøforhold.
7. Varmeavledning: Bestem den spesifikke mengden varme som kretskortet trenger å spre seg.
8. Passende avkjølingsmetode: Velg riktig avkjølingsmetode i henhold til faktiske behov, for eksempel kjølevifter, kjølerier, etc.
Den beste tilnærmingen er å optimalisere temperaturen på komponentnivå basert på driftsmiljøet.
Faktorer å vurdere når du bestemmer kjølemekanismen:
Faktorer å vurdere inkluderer halvlederytelse og varmeavlederegenskaper, som vanligvis er inkludert i produsentens datablad eller tekniske spesifikasjoner.
For PCB -er er naturlig konveksjonskjøling egnet for situasjoner med lav varme -spredning, mens PCB som krever en stor mengde varmeavledning krever bruk av varmevasker, varmerør, vifter, tett kobberfolie eller en kombinasjon av flere kjøleteknologier.
Hvordan identifisere termiske problemer med PCB?
Designere kan bruke forskjellige teknikker for å identifisere potensielle problemer, inkludert bruk av termiske analyseverktøy, visuell inspeksjon og infrarøde kameraer.
Visuell inspeksjon:
Visuell inspeksjon er en praktisk metode for å søke etter tegn på overoppheting, brenning eller delvis skade på komponenter, tørre kontakter, buer, etc. Synlige tegn inkluderer hovne komponenter, brente komponenter og misfargede områder på kretskortet. I tillegg til visuell analyse, kan lukten av brente kretskort også indikere tilstedeværelsen av oppvarmingsproblemer.
Termisk analyse:
Ved å utføre termisk analyse, kan vi forstå ytelsen til elektroniske komponenter og kretskort under forskjellige temperaturer og forhold. Denne analysen hjelper designere til å forstå hvordan varme genereres og overføres i kretsløp. Designere kan deretter bruke resultatene fra disse analysene og simuleringene for å forbedre teknikker og designe bedre metoder for å kontrollere og håndtere varme.
Bruke en infrarød termisk bilde:
Infrarøde termiske bilder kan brukes til å oppdage temperaturfordelingen av kretskort under drift og identifisere overopphetingsforhold som ikke er synlige for det blotte øye. I tillegg til å vise overopphetede områder, kan infrarøde termiske bilder noen ganger identifisere forfalskede eller mangelfulle komponenter med forskjellige termiske egenskaper fra de originale komponentene.
Hvordan spre varme fra kretskortet?
Vanlige metoder inkluderer varmevasker, kjølevifter, varmerør og tykke kobberlag. Vanligvis krever kretsløp som genererer mer varme en kombinasjon av flere teknologier. For eksempel krever avkjøling av prosessoren og visningsbrikken til en bærbar datamaskin typisk en kombinasjon av varmevasker, varmerør og vifter.
Kjølefinner og kjølevifter
En kjøleribbe er en termisk ledende metallkomponent med et stort overflateareal, vanligvis installert på komponenter som strømtransistorer og koblingsenheter. Varmevasken overfører varme fra komponenten til området rundt. Å legge til en kjølevifte hjelper til med å spre varmen raskere, spesielt for høye strømforsyninger.
Varmeør
Varmerør er egnet for kompakt installasjon i begrensede rom. Disse rørene gir pålitelig og kostnadseffektiv passiv varmeoverføring. Fordelene inkluderer vibrasjonsfri drift, god termisk ledningsevne, lave vedlikeholdskostnader og ingen bevegelige deler, noe som resulterer i stille drift. Et typisk varmerør inneholder små mengder nitrogen, vann, aceton eller ammoniakk. Disse væskene hjelper til med å absorbere varme, og deretter frigjør de damp som forplanter seg langs rørledningen. Det er en kondensator på rørledningen, som kondenserer tilbake til flytende form når dampen går gjennom, og syklusen begynner igjen.
Varmt gjennomgående array
En annen metode er å koble varmekilden til kjøleribben gjennom en spesialdesignet struktur, som vi kaller en varmehylse. Disse termiske ermene inneholder en serie gjennom hull kalt termiske vias, som er plassert mellom to kontaktflater. I denne utformingen er det viktig å sikre at varmekilden og radiatoren er koblet sammen med minimumsmotstandspunktet for varmeoverføring. Ved å tilsette belagte hull i nærheten av varmekilden, kan den termiske impedansen effektivt reduseres og varmedissipasjonsytelsen til viktige deler av kretsen kan forbedres.
Imidlertid skal det bemerkes at denne utformingen kan øke vekten på kretskortet, okkupere en viss plass og kan føre til økte produksjonsvansker og kostnader. Sammenlignet med ermer uten belagte hull, genererer disse belagte hull bare noen få grader av temperaturforskjell veldig nær sine egne posisjoner. I ingeniørdesign er det nødvendig å omfattende vurdere disse faktorene for å oppnå den beste balansen mellom varmeavledning og ytelse.
Til venstre er skallet uten gjennomgangshull Til høyre er et foringsrør med 25 gjennom hull
Tykk kobbertråd
Å bruke mer kobber gir et større overflateareal, som hjelper til med å distribuere og spre varme. Denne typen kretskort er egnet for applikasjoner med høy effekt.
Disse metodene gir forskjellige tilnærminger for designere å velge den mest passende termiske styringsteknologien basert på spesifikke applikasjonskrav.