In PCB -ontwerp genereren elektronische componenten warmte wanneer de stroom erdoorheen gaat, wat afhangt van factoren zoals vermogen, elektrische apparatuurkenmerken en circuitontwerp. Hoewel sommige circuits zonder extra koeling kunnen werken, kan in bepaalde situaties een combinatie van koellichamen, koelventilatoren of meerdere mechanismen vereist zijn.
Bij het ontwerpen van een printplaat moeten de volgende problemen worden overwogen:
1. Prestatiegegevens en componentgrootte: bij het ontwerpen van een printplaat is het noodzakelijk om prestatiegegevens en componentgrootte te overwegen om warmte beter te beheren.
2. Hoofdwarmte -dissipatiecomponenten: begrijpen welke componenten meer warmte genereren en het bepalen van het optimale warmtedissipatiemechanisme kan meestal worden verkregen via het gegevensblad van de fabrikant.
3. PCB -grootte: de grootte van de PCB heeft direct invloed op de prestaties van de warmtedissipatie en moet zorgvuldig worden overwogen.
4. PCB -componentmaterialen, lay -out en plaatsing: de materialen, lay -out en plaatsing van PCB -componenten hebben een aanzienlijke impact op de prestaties van warmte -dissipatie.
5. Plaatsing van perifere apparaten: het redelijkerwijs rangschikken van de positie van perifere apparaten kan helpen het algehele warmte -dissipatie -effect te verbeteren.
6. Toepassingsomgeving Temperatuur: overweeg de temperatuur van de toepassingsomgeving om ervoor te zorgen dat de printplaat goed kan functioneren onder verschillende omgevingscondities.
7. Warmte -dissipatie: Bepaal de specifieke hoeveelheid warmte die de printplaat moet verdwijnen.
8. Geschikte koelmethode: kies de juiste koelmethode volgens de werkelijke behoeften, zoals koelventilatoren, koellichamen, enz.
De beste aanpak is om de temperatuur op componentniveau te optimaliseren op basis van de bedrijfsomgeving.
Factoren om te overwegen bij het bepalen van het koelmechanisme:
Factoren om te overwegen zijn onder meer halfgeleiderprestaties en warmtedissipatiekarakteristieken, die meestal zijn opgenomen in de gegevensbladen van de fabrikant of technische specificaties.
Voor PCB's is natuurlijke convectiekoeling geschikt voor situaties met dissipatie met een lage warmte, terwijl PCB's die een grote hoeveelheid warmtedissipatie vereisen, het gebruik van koellichamen, warmtepijpen, fans, dichte koperenfolie of een combinatie van meerdere koeltechnologieën vereisen.
Hoe identificeer je thermische problemen met PCB's?
Ontwerpers kunnen verschillende technieken gebruiken om potentiële problemen te identificeren, waaronder het gebruik van thermische analysetools, visuele inspectie en infraroodcamera's.
Visuele inspectie:
Visuele inspectie is een handige methode om te zoeken naar tekenen van oververhitting, brandende of gedeeltelijke schade aan componenten, droge contacten, bogen, enz. Zichtbare borden zijn onder meer gezwollen componenten, verbrande componenten en verkleurde gebieden op de printplaat. Naast visuele analyse kan de geur van verbrande printplaten ook wijzen op de aanwezigheid van verwarmingsproblemen.
Thermische analyse:
Door thermische analyse uit te voeren, kunnen we de prestaties van elektronische componenten en printplaten onder verschillende temperaturen en omstandigheden begrijpen. Deze analyse helpt ontwerpers te begrijpen hoe warmte wordt gegenereerd en overgedragen in circuits. Ontwerpers kunnen vervolgens de resultaten van deze analyses en simulaties gebruiken om technieken te verbeteren en betere methoden te ontwerpen voor het beheersen en beheren van warmte.
Met behulp van een infrarood thermische imager:
Infrarood thermische imagers kunnen worden gebruikt om de temperatuurverdeling van printplaten tijdens de werking te detecteren en oververhittingomstandigheden te identificeren die niet zichtbaar zijn voor het blote oog. Naast het weergeven van oververhitte gebieden, kunnen infrarood thermische imagers soms namaak of defecte componenten identificeren met verschillende thermische kenmerken van de oorspronkelijke componenten.
Hoe warmte af te voeren van de printplaat?
Gemeenschappelijke methoden zijn koellichamen, koelventilatoren, warmtepijpen en dikke koperen lagen. Gewoonlijk vereisen circuits die meer warmte genereren een combinatie van meerdere technologieën. Bijvoorbeeld, het koelen van de processor en het weergeven van een chip van een laptop vereist meestal een combinatie van koellichamen, warmtepijpen en ventilatoren.
Koelvinnen en koelfans
Een koellichaam is een thermisch geleidende metaalcomponent met een groot oppervlak, meestal geïnstalleerd op componenten zoals stroomtransistoren en schakelapparaten. Het koellichaam brengt warmte over van de component naar het omliggende gebied. Het toevoegen van een koelventilator helpt om warmte sneller weg te nemen, vooral voor hoge stroomvoorraden.
warmtepijp
Warmtepijpen zijn geschikt voor compacte installatie in beperkte ruimtes. Deze buizen bieden betrouwbare en kosteneffectieve passieve warmteoverdracht. De voordelen ervan omvatten trillingsvrije werking, goede thermische geleidbaarheid, lage onderhoudskosten en geen bewegende delen, wat resulteert in een stille werking. Een typische warmtepijp bevat kleine hoeveelheden stikstof, water, aceton of ammoniak. Deze vloeistoffen helpen warmte te absorberen en vervolgens geven ze stoom af die zich langs de pijpleiding voortplant. Er is een condensor op de pijpleiding, die terug in vloeibare vorm condenseert wanneer stoom erdoorheen gaat, en de cyclus begint opnieuw.
Hot door gat array
Een andere methode is om de warmtebron op het koellichaam te verbinden via een speciaal ontworpen structuur, die we een warmtehoes noemen. Deze thermische mouwen bevatten een reeks door gaten genaamd thermische vias, die zich tussen twee contactoppervlakken bevinden. In dit ontwerp is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de warmtebron en de radiator op het minimale weerstandspunt zijn verbonden voor warmteoverdracht. Door geplateerde gaten in de buurt van de warmtebron toe te voegen, kan de thermische impedantie effectief worden verminderd en kunnen de warmtedissipatieprestaties van belangrijke delen van het circuit worden verbeterd.
Er moet echter worden opgemerkt dat dit ontwerp het gewicht van de printplaat kan vergroten, een bepaalde hoeveelheid ruimte in beslag kan nemen en kan leiden tot verhoogde productie -moeilijkheid en kosten. Vergeleken met mouwen zonder vergulde gaten, genereren deze vergulde gaten slechts enkele graden van temperatuurverschil zeer dicht bij hun eigen posities. In engineeringontwerp is het noodzakelijk om deze factoren volledig te overwegen om de beste balans te bereiken tussen warmtedissipatie en prestaties.
Links is de schaal zonder een doorloopgat Aan de rechterkant is een behuizing met 25 door gaten
Dikke koperdraad
Het gebruik van meer koper biedt een groter oppervlak, dat helpt om warmte te verdelen en af te voeren. Dit type printplaat is geschikt voor krachtige toepassingen.
Deze methoden bieden verschillende benaderingen voor ontwerpers om de meest geschikte thermische managementtechnologie te kiezen op basis van specifieke toepassingsvereisten.