Noticias de PCB - Precauciones para la disipación de calor en el diseño de circuitos de alta velocidad

En el diseño ordinario de circuitos digitales, rara vez consideramos la disipación de calor de los circuitos integrados, porque el consumo de energía de los chips de baja velocidad suele ser muy pequeño, y el aumento de temperatura de los chips no será demasiado grande en condiciones normales de disipación de calor natural. Con el aumento continuo de la velocidad del chip, el consumo de energía de un solo chip aumenta gradualmente. Por ejemplo, el consumo de energía de la CPU Pentium de Intel puede alcanzar los 25w. Cuando las condiciones naturales de disipación de calor ya no pueden controlar el aumento de temperatura del chip por debajo de los indicadores necesarios, es necesario utilizar medidas de disipación de calor adecuadas para acelerar la liberación de calor en la superficie del chip para que el chip funcione dentro del rango de temperatura normal.

En condiciones normales, la transmisión de calor incluye tres formas: conducción, convección y radiación. La conducción se refiere a la transmisión de calor entre objetos en contacto directo de una temperatura más alta a una temperatura más baja. La convección transmite calor a través del flujo de un fluido, mientras que la radiación no requiere ningún medio. El elemento de calefacción libera el calor directamente al espacio circundante.

En aplicaciones prácticas, hay dos formas de disipación de calor, radiadores y ventiladores, o ambos. El disipador de calor conduce el calor del chip al disipador de calor a través de un contacto cercano con la superficie del chip. El disipador de calor suele ser un buen conductor térmico con muchas hojas. Su superficie completamente expandida aumenta considerablemente la radiación térmica Al tiempo que circula el aire. También puede quitar más calor. El uso de ventiladores se divide también en dos formas, una instalada directamente en la superficie del disipador de calor y otra instalada en el recinto y el bastidor para aumentar el flujo de aire en todo el espacio. Similar a la Ley de Ohm más básica en el cálculo del circuito, el cálculo de disipación de calor tiene una fórmula más básica:

Diferencia de temperatura = resistencia térmica * consumo de energía

En el caso de los radiadores, la "resistencia" a la disipación de calor entre el disipador de calor y el aire circundante se llama resistencia térmica, y el tamaño del "flujo de calor" entre el disipador de calor y el aire se indica por el consumo de energía del chip, lo que hace que el flujo de calor se disipe a través del calor. Cuando el disipador de calor fluye hacia el aire, debido a la existencia de Resistencia térmica, se produce una cierta diferencia de temperatura entre el disipador de calor y el aire, al igual que cuando la corriente fluye a través de la resistencia, se produce una caída de tensión. Del mismo modo, habrá cierta resistencia térmica entre el disipador de calor y la superficie del chip. La unidad de resistencia térmica es ° C / W. Al elegir un disipador de calor, además de considerar el tamaño mecánico, el parámetro más importante es la resistencia térmica del disipador de calor. Cuanto menor sea la resistencia térmica, más fuerte será la capacidad de disipación de calor del disipador de calor. El siguiente es un ejemplo del cálculo de la resistencia térmica en el diseño del circuito para ilustrar:

Requisitos de diseño:

Consumo de energía del chip: 20 vatios

Temperatura máxima que no se puede superar en la superficie del chip: 85 grados centígrados

Temperatura ambiente (máxima): 55 grados centígrados

Calcular la resistencia térmica del disipador de calor necesario.

La resistencia térmica real entre el disipador de calor y el chip es muy pequeña, por lo que se toma 01 grados Celsius / W como aproximación. Pero

(r + 0,1) * 20w = 85 ° C - 55 ° C

Obtiene R = 1,4 grados centígrados / W

La temperatura de la superficie del chip solo puede no superar los 85 ° c Si la resistencia térmica del disipador de calor seleccionado es inferior a 1,4 ° C / W.

El uso de ventiladores puede quitar una gran cantidad de calor de la superficie del disipador de calor, reducir la diferencia de temperatura entre el disipador de calor y el aire, y reducir la resistencia térmica entre el disipador de calor y el aire. Por lo tanto, los parámetros de resistencia térmica de los radiadores suelen expresarse en tablas.

Lo anterior es una introducción a las precauciones de disipación de calor en el diseño de PCB de alta velocidad. El IPCB también está disponible para fabricantes de PCB y tecnología de fabricación de pcb.