Projektuojant PCB, elektroniniai komponentai sukuria šilumą, kai per juos praeina srovė, o tai priklauso nuo tokių veiksnių kaip galia, elektros įrangos charakteristikos ir grandinės projektavimas. Nors kai kurios grandinės gali veikti be papildomo aušinimo, tam tikrose situacijose gali prireikti šilumos kriauklių, aušinimo ventiliatorių derinio ar kelių mechanizmų.
Projektuojant grandinės lentą, reikėtų atsižvelgti į šias problemas:
1. Našumo duomenys ir komponento dydis: Projektuojant grandinės plokštę, norint geriau valdyti šilumą, būtina atsižvelgti į našumo duomenis ir komponentų dydį.
2. Pagrindinių šilumos išsklaidymo komponentai: Supratimas, kurie komponentai sukuria daugiau šilumos, ir nustatant optimalų šilumos išsklaidymo mechanizmą paprastai galima gauti naudojant gamintojo duomenų lapą.
3. PCB dydis: PCB dydis tiesiogiai veikia jo šilumos išsklaidymo efektyvumą ir reikia atidžiai atsižvelgti.
4. PCB komponentų medžiagos, išdėstymas ir išdėstymas: PCB komponentų medžiagos, išdėstymas ir išdėstymas daro didelę įtaką šilumos išsklaidymo veikimui.
5. Periferinių prietaisų išdėstymas: Periferinių prietaisų padėtis pagrįstai gali padėti pagerinti bendrą šilumos išsisklaidymo efektą.
6. Taikymo aplinkos temperatūra: Apsvarstykite taikymo aplinkos temperatūrą, kad būtų užtikrinta, jog grandinės plokštė gali tinkamai veikti įvairiomis aplinkos sąlygomis.
7. Šilumos išsklaidymas: nustatykite konkretų šilumos kiekį, kurį reikia išsklaidyti.
8. Tinkamas aušinimo metodas: Pasirinkite tinkamą aušinimo metodą pagal faktinius poreikius, tokius kaip aušinimo ventiliatoriai, šilumos kriauklės ir kt.
Geriausias būdas yra optimizuoti temperatūrą komponentų lygyje, atsižvelgiant į operacinę aplinką.
Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti nustatant aušinimo mechanizmą:
Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti, yra puslaidininkių našumo ir šilumos išsklaidymo charakteristikos, kurios paprastai yra įtrauktos į gamintojo duomenų lapus ar technines specifikacijas.
PCB natūralus konvekcijos aušinimas yra tinkamas situacijose, kai šilumos išsisklaidymas yra silpnai, tuo tarpu PCB, kuriems reikalingas didelis šilumos išsklaidymo kiekis, reikalauja naudoti šilumos kriaukles, šilumos vamzdžius, ventiliatorius, tankią vario foliją ar daugybinių aušinimo technologijų derinį.
Kaip nustatyti šilumines problemas su PCB?
Dizaineriai gali naudoti įvairius metodus, kad nustatytų galimas problemas, įskaitant šiluminės analizės įrankių naudojimą, vaizdinį patikrinimą ir infraraudonųjų spindulių kameras.
Vaizdinis patikrinimas:
Vizualinis patikrinimas yra patogus būdas ieškoti perkaitimo, deginimo ar dalinio komponentų pažeidimų, sausų kontaktų, lankų ir kt. Žymių ženklų, matomų ženklų apima patinusius komponentus, sudegintus komponentus ir spalvotas plotus ant plokštės. Be vizualinės analizės, sudegusių plokščių kvapas taip pat gali parodyti, kad yra šildymo problemų.
Šilumos analizė:
Atlikdami šiluminę analizę, galime suprasti elektroninių komponentų ir plokščių veikimą skirtingomis temperatūromis ir sąlygomis. Ši analizė padeda dizaineriams suprasti, kaip šiluma sukuriama ir perkeliama į grandines. Tada dizaineriai gali naudoti šių analizių ir modeliavimo rezultatus, kad pagerintų metodus ir suprojektuotų geresnius šilumos valdymo ir valdymo metodus.
Naudojant infraraudonųjų spindulių šiluminį vaizdą:
Infraraudonųjų spindulių šiluminiai vaizdai gali būti naudojami nustatant grandinių plokščių temperatūros pasiskirstymą veikimo metu ir nustatyti perkaitimo sąlygas, kurios nematomos plika akimi. Be infraraudonųjų spindulių vaizdų, ne tik perkaitintų sričių, bet ir gali nustatyti ir padirbtus ar sugedusius komponentus, turinčius skirtingas šilumines charakteristikas nuo pradinių komponentų.
Kaip išsklaidyti šilumą iš plokštės?
Įprasti metodai yra šilumos kriauklės, ventiliatoriai aušinimo ventiliatoriai, šilumos vamzdžiai ir storu vario sluoksniai. Paprastai grandinėms, sukuriančioms daugiau šilumos, reikalingas kelių technologijų derinys. Pvz., Nešiojamojo kompiuterio procesoriaus ir ekrano lusto aušinimas paprastai reikalauja šilumos kriauklių, šilumos vamzdžių ir ventiliatorių derinio.
Aušinimo pelekai ir vėsinamieji ventiliatoriai
Šilumos kriauklė yra termiškai laidus metalinis komponentas, turintis didelį paviršiaus plotą, paprastai montuojamą ant komponentų, tokių kaip galios tranzistoriai ir perjungimo įtaisai. Šilumos kriauklė perkelia šilumą iš komponento į apylinkes. Pridėjus aušinimo ventiliatorių, galite greičiau išsklaidyti šilumą, ypač esant didelėms srovės maitinimo šaltiniams.
Šilumos vamzdis
Šilumos vamzdžiai yra tinkami kompaktiškam montavimui ribotose vietose. Šie vamzdžiai suteikia patikimą ir ekonomišką pasyvų šilumos perdavimą. Jo pranašumai yra laisvas vibracijos veikimas, geras šilumos laidumas, mažos priežiūros išlaidos ir jokios judančios dalys, todėl jos veikia rami. Tipiškame šilumos vamzdyje yra nedidelis kiekis azoto, vandens, acetono ar amoniako. Šie skysčiai padeda absorbuoti šilumą, tada jie išleidžia garą, kuris sklinda išilgai dujotiekio. Vamzdyne yra kondensatorius, kuris, kai garai praeina pro šalį, kondensuoja į skystą formą, o ciklas vėl prasideda.
Karštas skylių masyvas
Kitas būdas yra sujungti šilumos šaltinį prie šilumos kriauklės per specialiai suprojektuotą konstrukciją, kurią mes vadiname šilumos rankove. Šiose šiluminėse rankovėse yra skylių, vadinamų „Thermal VIA“, serija, esančios tarp dviejų kontaktinių paviršių. Šiame dizaine svarbu užtikrinti, kad šilumos šaltinis ir radiatorius būtų sujungti esant minimaliam pasipriešinimo taškui šilumos perdavimui. Pridedant padengtas skylutes šalia šilumos šaltinio, šiluminę varžą galima efektyviai sumažinti ir pagerinti pagrindinių grandinės dalių šilumos išsklaidymo veikimą.
Tačiau reikia pažymėti, kad šis dizainas gali padidinti grandinės lentos svorį, užimti tam tikrą erdvės kiekį ir gali sukelti padidėjusį gamybos sunkumą ir išlaidas. Palyginti su rankovėmis, neturinčiomis padengtų skylių, šios skylės skylės sukuria tik keletą laipsnių temperatūros skirtumų, esančių labai arti jų pačių padėties. Inžinerinio projekto metu būtina išsamiai apsvarstyti šiuos veiksnius, kad būtų pasiektas geriausias pusiausvyra tarp šilumos išsklaidymo ir našumo.
Kairėje yra apvalkalas be skylės Dešinėje yra korpusas su 25 per skylutes
Stora vario viela
Naudojant daugiau vario, yra didesnis paviršiaus plotas, kuris padeda paskirstyti ir išsklaidyti šilumą. Tokio tipo grandinės plokštės yra tinkamos didelės galios programoms.
Šie metodai suteikia įvairių metodų, kad dizaineriai galėtų pasirinkti tinkamiausią šilumos valdymo technologiją, pagrįstą konkrečiais taikymo reikalavimais.