PCB disainilahenduses tekitavad elektroonilised komponendid soojust, kui vool läbib neid, mis sõltub sellistest teguritest nagu toite, elektriseadmete omadused ja vooluringi kujundamine. Ehkki mõned vooluringid võivad töötada ilma täiendava jahutamiseta, võib teatud olukordades olla vajalik jahutusvalatuste, jahutusventilaatorite või mitmete mehhanismide kombinatsioon.
Ahelatahvli kujundamisel tuleks kaaluda järgmisi probleeme:
1. jõudlusandmed ja komponendi suurus: vooluahela kavandamisel on soojuse paremaks haldamiseks vaja kaaluda jõudluse andmeid ja komponentide suurust.
2. peamised soojuse hajumise komponendid: mõistmine, millised komponendid tekitavad rohkem soojust, ja optimaalse soojuse hajumise mehhanismi määramine saab tavaliselt tootja andmelehe kaudu.
3. PCB suurus: PCB suurus mõjutab otseselt selle soojuse hajumise jõudlust ja seda tuleb hoolikalt kaaluda.
4. PCB komponendi materjalid, paigutus ja paigutus: PCB komponentide materjalidel, paigutusel ja paigutamisel on oluliselt mõju soojuse hajumise jõudlusele.
5. Perifeersete seadmete paigutamine: perifeersete seadmete positsiooni mõistlikult võib aidata parandada soojuse üldist hajumise efekti.
6. Rakenduskeskkonna temperatuur: kaaluge rakenduskeskkonna temperatuuri, et tagada vooluahela tahvel erinevates keskkonnatingimustes korralikult.
7.
8. Sobiv jahutusmeetod: valige sobiv jahutusmeetod vastavalt tegelikele vajadustele, näiteks jahutusventilaatoritele, jahutusvalamutele jne.
Parim lähenemisviis on optimeerida temperatuuri komponentide tasemel töökeskkonna põhjal.
Jahutusmehhanismi määramisel tuleb arvestada:
Kaalutavate tegurite hulka kuuluvad pooljuhtide jõudlus ja soojuse hajumise omadused, mis on tavaliselt lisatud tootja andmelehtedele või tehnilistele spetsifikatsioonidele.
PCB -de jaoks sobib looduslik konvektsioonijahutus madala soojuse hajumisega olukordades, samas kui PCB -d, mis nõuavad suures koguses soojuse hajumist, nõuavad jahutusradiaatorite, soojatorude, ventilaatorite, tiheda vaskfooliumi või mitme jahutustehnoloogia kombinatsiooni kasutamist.
Kuidas tuvastada PCB -dega termilisi probleeme?
Disainerid saavad potentsiaalsete probleemide tuvastamiseks kasutada erinevaid tehnikaid, sealhulgas soojusanalüüsi tööriistade, visuaalse kontrolli ja infrapunakaamerate kasutamist.
Visuaalne ülevaatus:
Visuaalne ülevaatus on mugav meetod komponentide, kuivade kontaktide, kaare jms ülekuumenemise, põletamise või osalise kahjustuse otsimiseks. Nähtavaid silte sisaldab paistes komponente, põlenud komponente ja vooluahelat. Lisaks visuaalsele analüüsile võib põletatud vooluahela lõhn näidata ka kütteprobleemide olemasolu.
Termiline analüüs:
Termilise analüüsi läbiviimisega saame aru elektrooniliste komponentide ja vooluahelate jõudlusest erinevatel temperatuuridel ja tingimustel. See analüüs aitab disaineritel mõista, kuidas soojust genereeritakse ja vooluringides üle kantakse. Seejärel saavad disainerid kasutada nende analüüside ja simulatsioonide tulemusi tehnikate parendamiseks ja paremate meetodite kujundamiseks soojuse juhtimiseks ja haldamiseks.
Infrapuna termilise kujutise kasutamine:
Infrapunaharude abil saab kasutada vooluahelate temperatuurijaotuse tuvastamiseks töö ajal ja tuvastada ülekuumenemistingimusi, mis pole palja silmaga nähtavad. Lisaks ülekuumenenud alade kuvamisele saavad infrapuna termilised kujutised mõnikord tuvastada võltsitud või defektsed komponendid, millel on algsed komponendid erinevad termilised omadused.
Kuidas hajutada vooluahelast?
Ühiste meetodite hulka kuuluvad jahutusvalamud, jahutusventilaatorite, kuumatorud ja paksud vaskkihid. Tavaliselt nõuavad vooluringid, mis tekitavad rohkem soojust, mitme tehnoloogia kombinatsiooni. Näiteks nõuab protsessori ja sülearvuti jahutamine tavaliselt jahutusradiaatorite, soojust torude ja ventilaatorite kombinatsiooni.
Jahutavad uimed ja jahutavad fännid
Jahutusradiaator on suure pinnaga termiliselt juhtiv metallkomponent, mis on tavaliselt paigaldatud sellistele komponentidele nagu toite transistorid ja lülitusseadmed. Jaade valant kannab komponendist kuumuse ümbritsevasse piirkonda. Jahutusventilaatori lisamine aitab soojust kiiremini hajutada, eriti suure voolu toiteallikate puhul.
kuumatoru
Soojustorud sobivad kompaktseks paigaldamiseks piiratud ruumides. Need torud pakuvad usaldusväärset ja kulutõhusat passiivset soojusülekannet. Selle eelised hõlmavad vibratsioonivaba operatsiooni, head soojusjuhtivust, madalaid hoolduskulusid ja liikuvaid osi, mille tulemuseks on vaikne töö. Tüüpiline soojustoru sisaldab väikeses koguses lämmastikku, vett, atsetooni või ammoniaaki. Need vedelikud aitavad soojust absorbeerida ja seejärel vabastavad nad torujuhtme piki auru. Torustikul on kondensaator, mis kondenseerub auru läbimisel vedelasse vormiks ja tsükkel algab uuesti.
Kuum läbi augu massiiv
Teine meetod on ühendada soojusallikas jahutusradiaatoriga spetsiaalselt konstruktsiooni kaudu, mida me nimetame soojushülssiks. Need termilised varrukad sisaldavad rida läbi aukude, mida nimetatakse termiliseks Vias, mis asuvad kahe kontaktpinna vahel. Selle kujunduse korral on oluline tagada, et soojusallikas ja radiaator oleksid ühendatud soojusülekande minimaalse takistuse punktis. Kui lisada pindatud augud soojusallika lähedusse, saab termilist impedantsi tõhusalt vähendada ja ahela võtmeosade soojuse hajumise jõudlust parandada.
Siiski tuleb märkida, et see disain võib suurendada vooluahela massi, hõivata teatud ruumi ja põhjustada suurenenud tootmisraskusi ja kulusid. Võrreldes varrukatega, millel pole pinnaga auke, tekitavad need pindatud augud temperatuuride erinevust vaid mõne astmega nende endi positsioonidele. Inseneride kujundamisel on vaja neid tegureid põhjalikult kaaluda, et saavutada parim tasakaal soojuse hajumise ja jõudluse vahel.
Vasakul on kest ilma auguta Paremal on korpus, mille augud on 25
Paks vasktraadid
Suurema vase kasutamine annab suurema pinna, mis aitab kuumust jaotada ja hajutada. Seda tüüpi vooluahela sobib suure võimsusega rakenduste jaoks.
Need meetodid pakuvad disaineritele mitmekesiseid lähenemisviise, et valida kõige sobivam soojushaldustehnoloogia, mis põhineb konkreetsetel rakendusnõuetel.