Berita PCB - Panduan rancangan penyebaran panas PCB kuasa tinggi

Sama ada anda menggunakan elektronik kuasa, sistem terbenam, peralatan industri, atau merancang papan ibu baru, anda perlu berurusan dengan suhu yang meningkat dalam sistem anda. Operasi suhu tinggi terus menerus akan pendek kehidupan papan sirkuit cetak, dan bahkan menyebabkan kegagalan beberapa titik kunci sistem. Pertimbangkan penyebaran panas awal dalam proses desain untuk membantu memperpanjang kehidupan papan sirkuit dan komponen.

Rancangan penyebaran panas bermula dengan menilai suhu operasi

Sebelum memulakan rancangan baru, and a perlu mempertimbangkan suhu papan sedang berjalan, persekitaran operasi papan, dan penggunaan kuasa komponen. Faktor ini bekerja sama untuk menentukan suhu operasi papan sirkuit dan komponen. Ini juga akan membantu menyesuaikan strategi pendinginan.

Letakkan papan sirkuit dalam suhu persekitaran yang lebih tinggi akan membolehkan ia menahan lebih panas, jadi ia akan beroperasi pada suhu yang lebih tinggi. Komponen yang menghapuskan lebih kuasa akan memerlukan kaedah pendinginan yang lebih efisien untuk menjaga suhu pada tahap ditetapkan. Standard industri penting mungkin mendiktasi suhu komponen dan substrat semasa operasi.

Sebelum merancang polisi pengurusan penyebaran panas, periksa suhu operasi yang dibenarkan bagi komponen dalam jadual data dan yang dinyatakan dalam standar industri penting. Pendingin aktif dan pasif perlu digabung dengan bentangan papan yang betul untuk mencegah kerosakan papan.

Pendingin aktif vs. Pendingin Pasif: Yang mana yang betul untuk papan anda?

Ini adalah soalan penting untuk mana-mana desainer untuk mempertimbangkan. Biasanya, apabila suhu persekitaran jauh lebih rendah daripada suhu operasi, kesan pendinginan pasif. Gradien panas antara sistem dan persekitaran boleh besar, memaksa aliran panas yang lebih besar jauh dari komponen anda dan papan sendiri. Penggunaan pendinginan aktif, walaupun suhu lingkungan lebih tinggi, menurut sistem pendinginan aktif boleh menyediakan kesan pendinginan yang lebih baik.

Pendingin pasif

Satu cubaan patut dilakukan untuk aras pendinginan pasif bagi komponen aktif untuk membolehkan panas disebarkan ke lapisan tanah. Banyak komponen aktif termasuk pads panas yang ditempatkan di bawah pakej, membolehkan panas tersebar ke bentuk tanah terdekat melalui lubang sutured. Lubang suture ini kemudian memperluas ke pad tembaga di bawah kumpulan. Terdapat kalkulator PCB yang boleh digunakan untuk menghargai saiz pad tembaga yang diperlukan di bawah komponen.

Jelas, pad tembaga di bawah komponen tidak patut melebihi tepi komponen sebenar, kerana ini akan mengganggu pad lekap permukaan atau melalui pins lubang. Jika pad tunggal tidak dapat mengurangkan suhu ke aras yang diinginkan, radiator mungkin perlu ditambah ke atas peranti untuk menghilang lebih panas. Pad panas atau pasta juga boleh digunakan untuk meningkatkan aliran panas ke dalam radiator.

Pendingin menghisap adalah pilihan lain. Bagaimanapun, komponen pendinginan menguap besar dan oleh itu n

ot sesuai untuk banyak sistem. Jika sistem bocor atau pecah, akan ada bocor cair di seluruh piring. Pada titik ini, kaedah pendinginan aktif boleh digunakan untuk menyediakan kesan pendinginan yang sama atau lebih baik.

Pencerahan panas aktif

Jika anda perlu mengurangi suhu komponen aktif seperti FPgas, CPUS, atau komponen aktif lain dengan kelajuan penukaran tinggi, pendinginan aktif menggunakan penggemar mungkin diperlukan bila pendinginan pasif tidak menyelesaikan masalah. Peminat tidak berjalan dengan kelajuan penuh sepanjang masa, dan kadang-kadang mereka mungkin bahkan tidak menyala. Komponen dan komponen yang lebih panas yang menghasilkan lebih panas memerlukan peminat untuk berjalan lebih cepat.

Peminat bunyi, kerana isyarat PWM akan menghasilkan suara sebab tukar. Papan pembangunan akan memerlukan sirkuit untuk menghasilkan isyarat PWM untuk mengawal kelajuan penggemar, dan sensor untuk mengukur suhu komponen yang berkaitan. Peminat pemacu AC dengan pengawal penyukaran elektronik juga menghasilkan EMI radiasi pada frekuensi penyukaran asas dan pada setiap harmonik yang lebih tinggi. Jika penggemar digunakan, kumpulan kawat terdekat perlu mempunyai penghalang bunyi/penolakan gangguan yang cukup.

Sistem pendinginan aktif seperti pendingin atau pendingin juga boleh digunakan untuk menyediakan pendinginan yang besar. Ini adalah penyelesaian yang tidak biasa kerana ia memerlukan pompa atau kompressor untuk mengalir cair pendingin atau pendingin melalui sistem. Contohnya, sistem sejuk air digunakan untuk sejuk gpus dalam komputer permainan prestasi tinggi.

Beberapa panduan desain panas sederhana

Penggunaan lapisan pendaratan di bawah laluan isyarat meningkatkan integriti isyarat dan penghalangan bunyi. Ia juga bertindak sebagai sink panas. Berkumpulan dengan pads panas memperpanjang lubang suture ke bawah ke lapisan tanah, yang membuat lapisan tanah lebih mudah untuk melepaskan panas permukaan. Panas yang dihasilkan dalam jejak permukaan kemudian mudah disebar ke bawah permukaan.

Wajer yang membawa arus besar, terutama dalam sirkuit dc, akan memerlukan berat tembaga yang lebih besar untuk menghapuskan jumlah panas yang betul di papan. Ini mungkin memerlukan wayar yang lebih luas daripada biasanya digunakan dalam peralatan kelajuan tinggi atau frekuensi tinggi. Geometri mempengaruhi kekuatan kawat isyarat AC, yang bermakna anda mungkin perlu mengubah tumpukan untuk menjaga kekuatan yang sepadan dengan nilai yang ditakrif dalam piawai isyarat atau komponen sumber/muatan.

Jaga-jaga siklus panas di papan sirkuit, kerana siklus suhu berulang diantara nilai tinggi dan rendah boleh menyebabkan tekanan untuk membangun dalam lubang-melalui dan kawat. Ini boleh menyebabkan pecahan paip dalam lubang melalui dengan nisbah aspek tinggi. Sikling panjang juga boleh mencipta lapisan jejak pada lapisan permukaan, yang boleh merusak papan.