PCB 뉴스 - 고속 회로 설계 발열 주의 사항

일반적인 디지털 회로 설계에서, 우리는 집적 회로의 발열을 거의 고려하지 않는다. 왜냐하면 저속 칩의 전력 소비량은 보통 매우 작기 때문이다. 정상적인 자연 발열 조건에서 칩의 온도 상승은 그리 크지 않을 것이다.칩의 속도가 부단히 높아짐에 따라 단일 칩의 전력 소비량은 점차 증가한다.예를 들어, Intel의 Pentium CPU는 전력 소비량이 25W에 달할 수 있습니다.열을 방출하는 자연 조건이 더 이상 칩의 온도 상승을 필요한 지표 이하로 제어할 수 없을 때, 칩 표면의 열 방출을 가속화하여 칩이 정상적인 온도 범위 내에서 작동하도록 적절한 열 방출 조치를 취할 필요가 있다.

정상적인 조건에서 열의 전달은 세 가지 방식을 포함하는데 그것이 바로 전도, 대류와 복사이다.전도란 직접 접촉하는 물체 사이의 열이 높은 온도에서 낮은 온도로 전달되는 것을 말한다.대류는 유체의 흐름을 통해 열을 전달하며 복사는 어떤 매체도 필요하지 않다.가열 컴포넌트는 주변 공간에 열을 직접 방출합니다.

실제 응용 프로그램에서는 히트싱크 및 팬 또는 둘 다 사용하는 두 가지 냉각 방식이 있습니다.히트싱크는 칩의 표면과 밀접하게 접촉하여 칩의 열을 히트싱크로 전도한다.히트싱크는 일반적으로 많은 날개가 있는 좋은 열전도체이다.완전히 팽창된 표면은 열 복사를 크게 증가시키는 동시에 공기를 순환시킨다.그것은 또한 더 많은 열량을 가져갈 수 있다.팬 사용도 히트싱크 표면에 직접 장착하는 것과 섀시와 랙에 장착하여 공간 전체의 공기 흐름을 증가시키는 두 가지 형태로 나뉩니다.회로 계산에서 가장 기본적인 옴의 법칙과 마찬가지로 발열 계산에는 가장 기본적인 공식이 있습니다.

온도차 = 열 저항 * 전력 소비량

라디에이터의 경우, 라디에이터와 주변 공기 사이의 라디에이터"저항력"을 열저항이라고 하며, 라디에이터와 공기 사이의"열흐름"의 크기는 칩의 전력 소비량으로 표시되어 열흐름이 열을 통해 소산된다.라디에이터가 공기로 흐를 때, 열저항의 존재로 인해 라디에이터와 공기 사이에는 일정한 온도차가 발생하는데, 마치 전류가 저항기를 통과할 때 전압이 내려가는 것과 같다.이와 마찬가지로 라디에이터와 칩 표면 사이에도 일정한 열저항이 있을 수 있다.열 저항의 단위는 °C/W입니다.히트싱크를 선택할 때 기계적 크기 외에 가장 중요한 매개변수는 히트싱크의 열 저항입니다.열 저항이 적을수록 라디에이터의 열 방출 능력은 더욱 강해진다.다음은 회로 설계에서 열 저항 계산의 예입니다.

설계 요구 사항:

칩 전력 소비량: 20W

칩 표면이 넘을 수 없는 최고 온도: 섭씨 85도

주변 온도(최고): 섭씨 55도

필요한 히트싱크의 열 저항을 계산합니다.

히트싱크와 칩 사이의 실제 열 저항은 매우 작기 때문에 섭씨 01도/W를 근사값으로 취한다.하지만

(R+0.1) * 20W = 85도 - 55도

R=1.4도/W 확보

칩 표면 온도는 선택한 히트싱크의 열 저항이 1.4 ° C/W 미만일 때만 85 ° C를 넘지 않습니다.

팬을 사용하면 라디에이터 표면의 많은 열을 가져갈 수 있고, 라디에이터와 공기 사이의 온도 차를 낮출 수 있으며, 라디에이터와 공기 사이의 열 저항을 낮출 수 있다.따라서 히트싱크의 열 저항 매개변수는 일반적으로 테이블로 표시됩니다.

이상은 고속 PCB 설계에서 발열 주의사항에 대한 소개입니다.Ipcb는 PCB 제조업체 및 PCB 제조 기술에도 제공