При дизайна на PCB електронните компоненти генерират топлина, когато токът преминава през тях, което зависи от фактори като мощност, характеристики на електрическото оборудване и дизайна на веригата. Въпреки че някои вериги могат да работят без допълнително охлаждане, в определени ситуации може да се изисква комбинация от радиаторни мивки, охлаждащи вентилатори или множество механизми.
При проектиране на платка, трябва да се вземат предвид следните проблеми:
1. Данни за производителност и размер на компонента: Когато проектирате платка за сгъстяване, е необходимо да се вземат предвид данните за производителността и размера на компонентите, за да се управлява по -добре топлината.
2. Основни компоненти на разсейване на топлина: Разбиране кои компоненти генерират повече топлина и определяне на оптималния механизъм за разсейване на топлина обикновено може да се получи чрез листа за данни на производителя.
3. Размер на печатни платки: Размерът на PCB пряко влияе върху работата на топлинното разсейване и трябва да бъде внимателно обмислена.
4. Компонентни материали, оформление и разположение: Материалите, оформлението и поставянето на компонентите на PCB оказват значително влияние върху работата на топлинното разсейване.
5. Поставянето на периферни устройства: разумно подреждането на позицията на периферните устройства може да помогне за подобряване на общия ефект на разсейване на топлината.
6. Температура на околната среда на приложение: Помислете за температурата на средата на приложението, за да се уверите, че платката може да функционира правилно при различни условия на околната среда.
7. Разсейване на топлината: Определете специфичното количество топлина, което трябва да се разсейва платката.
8. Подходящ метод за охлаждане: Изберете подходящия метод за охлаждане според действителните нужди, като например охлаждащи вентилатори, радиаторни минки и т.н.
Най -добрият подход е да се оптимизира температурата на ниво компонент въз основа на работната среда.
Фактори, които трябва да се вземат предвид при определяне на механизма за охлаждане:
Факторите, които трябва да се вземат предвид, включват характеристиките на полупроводниковите характеристики и топлинното разсейване, които обикновено са включени в листовете за данни на производителя или технически спецификации.
За PCBs естественото охлаждане на конвекцията е подходящо за ситуации с ниско разсейване на топлина, докато PCB, които изискват голямо количество разсейване на топлина, изискват използването на радиаторни мивки, топлинни тръби, вентилатори, плътно медно фолио или комбинация от множество технологии за охлаждане.
Как да идентифицирам термични проблеми с PCB?
Дизайнерите могат да използват различни техники за идентифициране на потенциални проблеми, включително използването на инструменти за термичен анализ, визуална проверка и инфрачервени камери.
Визуална проверка:
Визуалната проверка е удобен метод за търсене на признаци на прегряване, изгаряне или частично увреждане на компоненти, сухи контакти, дъги и др. Видимите знаци включват подути компоненти, изгорени компоненти и изрязани зони на платката. В допълнение към визуалния анализ, миризмата на изгорени платки може също да показва наличието на проблеми с отоплението.
Термичен анализ:
Чрез извършване на термичен анализ можем да разберем работата на електронните компоненти и платките при различни температури и условия. Този анализ помага на дизайнерите да разберат как се генерира и прехвърля топлината във вериги. След това дизайнерите могат да използват резултатите от тези анализи и симулации, за да подобрят техниките и да проектират по -добри методи за контрол и управление на топлината.
Използване на инфрачервен термичен образ:
Инфрачервените термични изображения могат да се използват за откриване на температурното разпределение на платките по време на работа и идентифициране на условия за прегряване, които не се виждат за просто око. В допълнение към показването на прегряти райони, инфрачервените термични изображения понякога могат да идентифицират фалшиви или дефектни компоненти с различни термични характеристики от оригиналните компоненти.
Как да разсея топлината от платката?
Общите методи включват радиаторни минки, охлаждащи вентилатори, топлинни тръби и дебели медни слоеве. Обикновено веригите, които генерират повече топлина, изискват комбинация от множество технологии. Например, охлаждането на процесора и дисплей на чип на лаптоп обикновено изисква комбинация от радиатори, топлинни тръби и вентилатори.
Охлаждащи перки и охлаждащи вентилатори
Топлинът е термично проводим метален компонент с голяма повърхност, обикновено инсталирана на компоненти като захранващи транзистори и устройства за превключване. Топлинът прехвърля топлината от компонента към околността. Добавянето на охлаждащ вентилатор помага да се разсее топлината по -бързо, особено за високи токови захранвания.
топлинна тръба
Топлинните тръби са подходящи за компактна инсталация в ограничени пространства. Тези тръби осигуряват надежден и рентабилен пасивен пренос на топлина. Предимствата му включват работа без вибрации, добра топлопроводимост, ниски разходи за поддръжка и без движещи се части, което води до тиха работа. Типичната топлинна тръба съдържа малки количества азот, вода, ацетон или амоняк. Тези течности помагат да се абсорбират топлина и след това освобождават пара, която се разпространява по протежение на тръбопровода. На тръбопровода има кондензатор, който се кондензира обратно в течна форма, когато пара преминава и цикълът започва отново.
Горещ масив през дупката
Друг метод е да свържете източника на топлина към радиатора през специално проектирана конструкция, която наричаме топлинен ръкав. Тези термични ръкави съдържат серия от дупки, наречени термични виа, които са разположени между две контактни повърхности. В този дизайн е важно да се гарантира, че източникът на топлина и радиаторът са свързани в минималната точка на съпротивление за пренос на топлина. Чрез добавяне на отвори с покритие в близост до източника на топлина, топлинният импеданс може да бъде ефективно намален и може да се подобри характеристиката на разсейване на топлината на ключовите части на веригата.
Трябва обаче да се отбележи, че този дизайн може да увеличи теглото на платката, да заема определено количество пространство и може да доведе до увеличаване на затрудненията и разходите за производство. В сравнение с ръкави без покрити дупки, тези отвори за покриване генерират само няколко градуса разлика в температурата, много близо до собствените си позиции. В инженерния дизайн е необходимо цялостно да се разгледат тези фактори за постигане на най -добрия баланс между разсейването на топлина и производителността.
Отляво е черупката без дупка Вдясно е корпус с 25 през дупки
Дебела медна тел
Използването на повече мед осигурява по -голяма повърхност, която помага да се разпредели и разсее топлината. Този тип платка е подходящ за приложения с висока мощност.
Тези методи осигуряват разнообразни подходи за дизайнерите да изберат най -подходящата технология за управление на термичното управление въз основа на специфични изисквания за приложение.