Im PCB -Design erzeugen elektronische Komponenten Wärme, wenn der Strom sie durchläuft, was von Faktoren wie Strom, Eigenschaften der elektrischen Geräte und Schaltungsdesign abhängt. Obwohl einige Schaltungen ohne zusätzliche Kühlung funktionieren können, können in bestimmten Situationen eine Kombination aus Kühlkörper, Kühlventilatoren oder mehreren Mechanismen erforderlich sein.
Bei der Gestaltung einer Leiterplatte sollten die folgenden Probleme berücksichtigt werden:
1. Leistungsdaten und Komponentengröße: Beim Entwerfen einer Leiterplatte müssen Leistungsdaten und Komponentengröße berücksichtigt werden, um die Wärme besser zu verwalten.
2. Hauptkomponenten für Wärmeableitungen: Das Verständnis, welche Komponenten mehr Wärme erzeugen, und die Bestimmung des optimalen Mechanismus für Wärmeableitungen kann normalerweise über das Datenblatt des Herstellers erhalten werden.
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4. Materialien, Layout und Platzierung: Materialien, Layout und Platzierung von PCB -Komponenten haben einen signifikanten Einfluss auf die Leistung der Wärmeableitung.
5. Platzierung peripherer Geräte: Das angemessene Anordnen der Position peripherer Geräte kann dazu beitragen, den Effekt der Wärmeabteilung zu verbessern.
6. Anwendungsumgebungstemperatur: Betrachten Sie die Temperatur der Anwendungsumgebung, um sicherzustellen, dass die Leiterplatte unter verschiedenen Umgebungsbedingungen ordnungsgemäß funktionieren kann.
7. Wärmeabteilung: Bestimmen Sie die spezifische Wärmemenge, die die Leiterplatte abgeleitet hat.
8. Angemessene Kühlmethode: Wählen Sie die entsprechende Kühlmethode entsprechend den tatsächlichen Anforderungen, z. B. Kühlventilatoren, Kühlkörper usw.
Der beste Ansatz ist die Optimierung der Temperatur auf Komponentenebene basierend auf der Betriebsumgebung.
Faktoren, die bei der Bestimmung des Kühlmechanismus zu berücksichtigen sind:
Zu den zu berücksichtigenden Faktoren gehören Halbleiterleistung und Wärmeableitungsmerkmale, die in der Regel in den Datenblättern des Herstellers oder technischen Spezifikationen enthalten sind.
Bei PCBs ist die natürliche Konvektionskühlung für Situationen mit einer schlechten Wärmeableitung geeignet, während PCBs, für die eine große Menge an Wärmeableitungen erforderlich ist, die Verwendung von Kühlkörper, Wärmerohren, Lüfter, dichte Kupferfolie oder einer Kombination aus mehreren Kühltechnologien erfordern.
Wie identifiziere ich thermische Probleme mit PCBs?
Designer können verschiedene Techniken verwenden, um potenzielle Probleme zu identifizieren, einschließlich der Verwendung von Tools für thermische Analyse, visuelle Inspektion und Infrarotkameras.
Visuelle Inspektion:
Die visuelle Inspektion ist eine bequeme Methode zur Suche nach Anzeichen von Überhitzung, Verbrennung oder teilweise Schäden an Komponenten, trockenen Kontakten, Bögen usw. Zu den sichtbaren Schildern gehören geschwollene Komponenten, verbrannte Komponenten und verfärbte Bereiche auf der Leiterplatte. Zusätzlich zur visuellen Analyse kann der Geruch von verbrannten Leiterplatten auch auf das Vorhandensein von Heizproblemen hinweisen.
Thermalanalyse:
Durch die Durchführung von thermischen Analysen können wir die Leistung elektronischer Komponenten und Leiterplatten unter verschiedenen Temperaturen und Bedingungen verstehen. Diese Analyse hilft Designern zu verstehen, wie Wärme in Schaltkreisen erzeugt und übertragen wird. Designer können dann die Ergebnisse dieser Analysen und Simulationen verwenden, um Techniken zu verbessern und bessere Methoden zur Kontrolle und Verwaltung von Wärme zu entwickeln.
Verwenden eines Infrarot -Thermalbildgebers:
Infrarot -Wärmelager können verwendet werden, um die Temperaturverteilung von Leitertafeln während des Betriebs zu erfassen und Überhitzungsbedingungen zu identifizieren, die für das bloße Auge nicht sichtbar sind. Infrarot -thermischen Imagators können nicht nur überhitzte Bereiche angezeigt werden, sondern auch gefälschte oder defekte Komponenten mit unterschiedlichen thermischen Eigenschaften aus den ursprünglichen Komponenten identifizieren.
Wie lass ich Wärme von der Leiterplatte ab?
Zu den häufigen Methoden gehören Kühlkörper, Kühlventilatoren, Wärmerohre und dicke Kupferschichten. Normalerweise erfordern Schaltungen, die mehr Wärme erzeugen, eine Kombination mehrerer Technologien. Zum Beispiel erfordert das Abkühlen des Prozessors und der Anzeigechip eines Laptops typischerweise eine Kombination aus Kühlkörper, Wärmerohren und Lüfter.
Kühlflossen und Kühlen von Fans
Ein Kühlkörper ist eine thermisch leitende Metallkomponente mit einer großen Oberfläche, die typischerweise auf Komponenten wie Leistungstransistoren und Schaltvorrichtungen installiert ist. Der Kühlkörper überträgt die Wärme von der Komponente in die Umgebung. Das Hinzufügen eines Kühlventilators trägt dazu bei, die Wärme schneller zu leiten, insbesondere für hohe Stromversorgung.
Wärmerohr
Wärmerohre sind für kompakte Installation in begrenzten Räumen geeignet. Diese Röhren bieten zuverlässige und kostengünstige passive Wärmeübertragung. Zu den Vorteilen gehören ein vibrationsfreier Betrieb, eine gute thermische Leitfähigkeit, niedrige Wartungskosten und keine beweglichen Teile, was zu einem ruhigen Betrieb führt. Ein typisches Wärmerohr enthält kleine Mengen Stickstoff, Wasser, Aceton oder Ammoniak. Diese Flüssigkeiten hilft, Wärme zu absorbieren, und dann füllen sie Dampf frei, der sich entlang der Rohrleitung ausbreitet. Auf der Pipeline befindet sich ein Kondensator, der beim Durchlaufen des Dampfes wieder in flüssige Form kondensiert und der Zyklus wieder beginnt.
Heißes DurchlöCHE-Array
Eine andere Methode besteht darin, die Wärmequelle über eine speziell gestaltete Struktur mit dem Kühlkörper zu verbinden, die wir als Wärmehülse bezeichnen. Diese thermischen Ärmel enthalten eine Reihe von Löchern, die als thermische Vias bezeichnet werden und sich zwischen zwei Kontaktflächen befinden. In diesem Design ist es wichtig sicherzustellen, dass die Wärmequelle und der Kühler zum Mindestwiderstand für die Wärmeübertragung angeschlossen sind. Durch das Hinzufügen von plattierten Löchern in der Nähe der Wärmequelle kann die thermische Impedanz effektiv reduziert und die Wärmeableitungsleistung der wichtigsten Teile der Schaltung verbessert werden.
Es ist jedoch zu beachten, dass dieses Design das Gewicht der Leiterplatte erhöhen, eine bestimmte Menge an Platz einnimmt und zu erhöhten Zulassungsschwierigkeiten und -kosten führen kann. Im Vergleich zu Ärmeln ohne plattierte Löcher erzeugen diese plattierten Löcher nur einige Grad der Temperaturdifferenz sehr nahe an ihren eigenen Positionen. Im technischen Design ist es notwendig, diese Faktoren umfassend zu berücksichtigen, um das beste Gleichgewicht zwischen Wärmeissipation und Leistung zu erreichen.
Links befindet sich die Hülle ohne Durchschnitt Auf der rechten Seite befindet sich ein Gehäuse mit 25 durch Löchern
Dicker Kupferdraht
Die Verwendung von mehr Kupfer bietet eine größere Oberfläche, mit der die Wärme verteilen und abgelöst werden können. Diese Art der Leiterplatte eignet sich für Hochleistungsanwendungen.
Diese Methoden bieten Designer verschiedene Ansätze, um die am besten geeignete thermische Management -Technologie auf der Grundlage bestimmter Anwendungsanforderungen auszuwählen.