Новости PCB - Руководство по проектированию мощного охлаждения PCB

Независимо от того, используете ли вы электрическую электронику, встроенные системы, промышленное оборудование или проектируете новые материнские платы, вы должны реагировать на растущие температуры в системе. Непрерывные высокотемпературные операции могут сократить срок службы печатных плат и даже привести к сбоям в некоторых ключевых точках системы. При проектировании следует учитывать охлаждение как можно раньше, чтобы помочь продлить срок службы монтажных плат и компонентов.

Дизайн охлаждения начинается с оценки рабочей температуры.

Прежде чем приступать к новому дизайну, вам нужно учитывать температуру, при которой работает панель, рабочую среду пластины и энергопотребление компонентов. Эти факторы взаимодействуют для определения рабочей температуры плат и компонентов. Это также поможет настроить стратегию охлаждения.

Размещение платы при более высоких температурах окружающей среды позволит ей удерживать больше тепла, поэтому она будет работать при более высоких температурах. Компоненты, потребляющие больше энергии, потребуют более эффективных методов охлаждения для поддержания температуры на заданном уровне. Важные отраслевые стандарты могут определять температуру компонентов и фундаментов во время работы.

Прежде чем разрабатывать политику управления охлаждением, проверьте допустимую рабочую температуру компонентов в таблице данных и температуру, указанную в важных отраслевых стандартах. Активное и пассивное охлаждение необходимо сочетать с правильной компоновкой пластины, чтобы предотвратить повреждение пластины.

Активное и пассивное охлаждение: какой из них подходит для вашей материнской платы?

Это важный вопрос, который должен учитывать любой дизайнер. Как правило, пассивное охлаждение возникает, когда температура окружающей среды намного ниже рабочей температуры. Тепловой градиент между системой и окружающей средой может быть большим, заставляя больше тепла вытекать из самих компонентов и пластин. Использование активного охлаждения, даже при более высокой температуре окружающей среды, в соответствии с активной системой охлаждения может обеспечить лучший эффект охлаждения.

Пассивное охлаждение

Следует попытаться сгладить пассивное охлаждение активных компонентов, чтобы позволить распределение тепла по наземному слою. Многие активные компоненты включают нагревательные прокладки, расположенные на дне упаковки, которые позволяют рассеивать тепло через отверстия для швов в близлежащие пласты. Эти шовные отверстия затем простираются до медной прокладки под компонентом. Некоторые калькуляторы PCB могут быть использованы для оценки размера медного сварочного диска, необходимого под компонентом.

Очевидно, что медный сварочный диск под компонентом не должен простираться дальше края фактического компонента, поскольку это мешает установке сварного диска или штыря через отверстие на поверхности. Если одна прокладка не может снизить температуру до требуемого уровня, может потребоваться добавить радиатор в верхнюю часть устройства, чтобы излучать больше тепла. Можно также использовать нагревательные прокладки или мази для увеличения теплового потока в радиатор.

Еще одним вариантом является испарительное охлаждение. Однако детали испарительного охлаждения огромны, поэтому

Не применяется во многих системах. Если система течет или ломается, вся пластина будет течь жидкостью. В этом случае для обеспечения такого же или лучшего эффекта охлаждения может использоваться активный метод охлаждения.

Активное охлаждение

Если требуется дальнейшее снижение температуры активных компонентов с высокой скоростью FPgas, CPUS или других переключателей, может потребоваться активное охлаждение с помощью вентилятора, если пассивное охлаждение не решит проблему. Вентилятор не работает на полной скорости, а иногда и не может быть включен. Более горячие компоненты и компоненты, которые производят больше тепла, требуют, чтобы вентилятор работал быстрее.

Вентилятор шумит, так как сигнал PWM вызывает некоторый шум из - за переключателя. Плата разработки потребует схемы для генерации сигнала PWM для управления скоростью вентилятора, а также датчика для измерения температуры соответствующих компонентов. Вентиляторы с приводом AC с электронным переключателем также генерируют излучающий EMI на основной частоте переключения и на каждой высокой гармонике. Если используется вентилятор, близлежащие соединительные компоненты должны иметь достаточную функцию подавления шума / помех.

Активные системы охлаждения, такие как охладители или хладагенты, также могут использоваться для обеспечения надлежащего охлаждения. Это необычное решение, потому что оно требует насоса или компрессора, чтобы охлаждающая жидкость или хладагент текли через систему. Например, системы с водяным охлаждением используются для охлаждения GPU в высокопроизводительных игровых компьютерах.

Несколько простых руководств по тепловому дизайну

Использование заземления под сигнальным маршрутом повышает целостность сигнала и подавление шума. Он также выполняет роль радиатора. Компоненты с теплоизоляционными прокладками протягивают шовные отверстия вниз до наземного слоя, что облегчает испускание поверхностного тепла. Затем тепло, вырабатываемое на поверхностных траекториях, легко рассеивается под землей.

Провода, несущие большой ток, особенно провода в цепях постоянного тока, требуют большего веса меди, чтобы излучать подходящее тепло на платах. Для этого может потребоваться более широкий провод, чем обычно используется в высокоскоростных или высокочастотных устройствах. Геометрия влияет на сопротивление проводки сигнала переменного тока, а это означает, что вам, возможно, придется изменить стек, чтобы поддерживать сопротивление в соответствии со стандартами сигнала или значениями, определенными в компоненте источника / нагрузки.

Остерегайтесь теплового цикла в платах, так как повторяющийся температурный цикл между высокими и низкими значениями приводит к накоплению напряжений в сквозных отверстиях и проводках. Это может привести к разрыву трубопровода в сквозном отверстии с высоким соотношением сторон. Длительный цикл также создает слои следов на поверхности, которые повреждают доски.