PCB 뉴스 - 고출력 PCB 발열 설계 가이드

전기 전자 장비, 임베디드 시스템, 산업 장비를 사용하든, 새로운 마더보드를 설계하든, 시스템에서 끊임없이 상승하는 온도에 대응해야 한다.지속적인 고온 작업은 인쇄 회로 기판의 수명을 단축하고 시스템의 일부 핵심 지점에 장애가 발생할 수 있습니다.보드 및 구성 요소의 수명을 연장하기 위해 설계 과정에서 가능한 한 빨리 발열을 고려하십시오.

냉각 설계는 작동 온도 추정부터 시작합니다.

새로운 설계를 시작하기 전에 보드가 작동하는 온도, 보드의 작동 환경 및 구성 요소의 전력 소비량을 고려해야 합니다.이러한 요소는 보드와 구성 요소의 작동 온도를 결정합니다. 또한 냉각 정책을 사용자 정의하는 데 도움이 됩니다.

회로 기판을 높은 주변 온도에 배치하면 더 많은 열을 유지할 수 있으므로 높은 온도에서 작동합니다.더 많은 전력을 소비하는 부품은 온도를 설정 수준으로 유지하기 위해 더 효과적인 냉각 방법이 필요할 것이다.중요한 업계 표준은 구성 요소 및 기판의 작동 온도를 규정할 수 있습니다.

발열 관리 정책을 설계하기 전에 데이터 시트에 있는 구성 요소의 작동 허용 온도와 주요 산업 표준에 명시된 온도를 확인하십시오.액티브 및 패시브 냉각은 보드 손상을 방지하기 위해 올바른 보드 레이아웃과 결합되어야 합니다.

액티브 및 패시브 냉각: 적합한 회로 기판은 무엇입니까?

이것은 어떤 디자이너라도 고려해야 할 중요한 문제이다.일반적으로 주변 온도가 작동 온도보다 훨씬 낮으면 수동 냉각 효과가 발생합니다.시스템과 환경 간의 열 경도는 구성 요소와 보드 자체에서 더 많은 열이 유출될 수 있습니다.액티브 냉각을 사용하면 주변 온도가 높더라도 액티브 냉각 시스템에 따라 냉각 효과가 향상됩니다.

수동 냉각

활성 부품의 수동 냉각을 조정하여 열이 지상층으로 분산되도록 해야 합니다.많은 유원 부품에는 봉합 구멍을 통해 열이 인근 지층으로 발산될 수 있도록 포장 하단에 위치한 가열 패드가 포함된다.이러한 구멍은 어셈블리 아래의 구리 패드까지 확장됩니다.일부 PCB 계산기는 어셈블리 아래에서 필요한 구리 용접판의 크기를 추정하는 데 사용됩니다.

어셈블리 아래쪽의 구리 용접 디스크는 표면에 용접 디스크나 구멍 통과 핀을 설치하는 데 방해가 되므로 실제 어셈블리의 가장자리를 초과해서는 안 됩니다.단일 패드로 온도를 원하는 수준으로 낮출 수 없는 경우 장치 상단에 히트싱크를 추가하여 더 많은 열을 발생시킬 수 있습니다.히팅 패드나 히팅 크림을 사용하여 라디에이터에 들어가는 열량을 늘릴 수도 있다.

증발 냉각은 또 다른 선택이다.그러나 증발 냉각 부품은 부피가 커서

여러 시스템에는 적용되지 않습니다.시스템이 누출되거나 손상되면 전체 보드에서 액체가 누출됩니다.이 경우 액티브 냉각 방법을 사용하여 동일하거나 더 나은 냉각 효과를 제공할 수 있습니다.

액티브 냉각

FPgas, CPUS 또는 스위치 속도가 높은 다른 활성 구성 요소의 온도를 더 낮춰야 하는 경우 패시브 냉각으로 문제가 해결되지 않을 경우 팬을 사용하여 액티브 냉각을 수행해야 할 수 있습니다.팬은 항상 전속력으로 작동하지 않으며 때로는 켜지지 않을 수도 있습니다. 더 뜨거운 구성 요소와 더 많은 열을 발생시키는 구성 요소는 팬을 더 빨리 작동시켜야 합니다.

PWM 신호는 스위치로 인해 약간의 소음을 발생시키기 때문에 팬에 소음이 있습니다.개발 보드는 팬 속도를 제어하기 위해 PWM 신호를 생성하는 회로가 필요하며 관련 부품의 온도를 측정하는 센서도 필요합니다.전자 스위치 컨트롤러가 있는 AC 구동 팬도 기본 스위치 주파수와 각 고차공파에서 EMI를 방사한다.팬을 사용하는 경우 주변 케이블 연결 구성 요소에 충분한 노이즈 억제 / 간섭 억제 기능이 필요합니다.

냉각제 또는 냉각제와 같은 액티브 냉각 시스템도 충분한 냉각을 제공하는 데 사용될 수 있습니다.이것은 냉각액이나 냉각제가 시스템을 통과하도록 펌프나 압축기가 필요하기 때문에 특이한 솔루션입니다.예를 들어, 수냉 시스템은 고성능 게임 컴퓨터에서 GPU를 냉각하는 데 사용됩니다.

간단한 열 설계 가이드

신호 경로 아래에 접지층을 사용하여 신호 무결성과 잡음 억제를 향상시켰다.또한 히트싱크 역할을 합니다.단열 패드가 있는 어셈블리는 봉합 구멍을 바닥 층까지 아래로 확장하여 바닥 층이 표면의 열을 더 쉽게 발산할 수 있도록 합니다.그런 다음 표면 궤적에서 발생하는 열은 쉽게 지하로 사라집니다.

큰 전류를 적재하는 전선, 특히 직류 회로의 전선은 회로 기판에서 적절한 열을 발산하기 위해 더 큰 구리 무게가 필요합니다.이것은 일반적으로 고속 또는 고주파 장치에서 사용하는 것보다 더 넓은 컨덕터가 필요할 수 있습니다.형상 구조는 AC 신호의 경로설정 임피던스에 영향을 미칩니다. 즉, 임피던스가 신호 표준 또는 소스 / 로드 어셈블리에 정의된 값과 일치하도록 스택을 변경해야 할 수도 있습니다.

높은 값과 낮은 값 사이에서 반복되는 온도 순환으로 인해 구멍 통과 및 경로설정에 응력이 발생하므로 보드의 열 순환을 주의하십시오.이로 인해 통과 구멍의 파이프보다 높은 종횡비가 파열될 수 있습니다.장시간의 순환도 표층에 흔적을 만들어 층을 나누어 널빤지를 손상시킨다.