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詳解開(kāi)關(guān)電源之PCB電路板散熱技巧(二)

來(lái)源:東莞市成良智能科技   發(fā)布時(shí)間:2019-08-17   點(diǎn)擊量:1762


本文先來(lái)談?wù)勯_(kāi)關(guān)電源之PCB熱設(shè)計(jì)的一些方法
1 通過(guò)開(kāi)關(guān)電源之PCB板本身散熱

目前廣泛應(yīng)用的開(kāi)關(guān)電源之PCB板材是覆銅/環(huán)氧玻璃布基材或酚醛樹(shù)脂玻璃布基材,還有少量使用的紙基覆銅板材。這些基材雖然具有優(yōu)良的電氣性能和加工性能,但散熱性差,作為高發(fā)熱元件的散熱途徑,幾乎不能指望由PCB本身樹(shù)脂傳導(dǎo)熱量,而是從元件的表面向周?chē)諝庵猩?。但隨著電子產(chǎn)品已進(jìn)入到部件小型化、高密度安裝、高發(fā)熱化組裝時(shí)代,若只靠表面積十分小的元件表面來(lái)散熱是非常不夠的。同時(shí)由于QFP、BGA等表面安裝元件的大量使用,開(kāi)關(guān)電源之元器件產(chǎn)生的熱量大量地傳給PCB板,因此,解決散熱的最好方法是提高與發(fā)熱元件直接接觸的PCB自身的散熱能力,通過(guò)PCB板傳導(dǎo)出去或散發(fā)出去。


2 開(kāi)關(guān)電源之PCB電路板之高發(fā)熱器件加散熱器、導(dǎo)熱板

當(dāng)PCB中有少數(shù)器件發(fā)熱量較大時(shí)(少于3個(gè))時(shí),可在發(fā)熱器件上加散熱器或?qū)峁埽?dāng)溫度還不能降下來(lái)時(shí),可采用帶風(fēng)扇的散熱器,以增強(qiáng)散熱效果。當(dāng)發(fā)熱器件量較多時(shí)(多于3個(gè)),可采用大的散熱罩(板),它是按開(kāi)關(guān)電源之PCB板上發(fā)熱器件的位置和高低而定制的專(zhuān)用散熱器或是在一個(gè)大的平板散熱器上摳出不同的元件高低位置。
將散熱罩整體扣在元件面上,與每個(gè)元件接觸而散熱。但由于元器件裝焊時(shí)高低一致性差,散熱效果并不好。通常在開(kāi)關(guān)電源之元器件面上加柔軟的熱相變導(dǎo)熱墊來(lái)改善散熱效果。
3 對(duì)于采用自由對(duì)流空氣冷卻的設(shè)備,最好是將集成電路(或其他器件)按縱長(zhǎng)方式排列,或按橫長(zhǎng)方式排列。
4 采用合理的走線(xiàn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)散熱

由于板材中的樹(shù)脂導(dǎo)熱性差,而銅箔線(xiàn)路和孔是熱的良導(dǎo)體,因此提高銅箔剩余率和增加導(dǎo)熱孔是散熱的主要手段。評(píng)價(jià)開(kāi)關(guān)電源之PCB的散熱能力,就需要對(duì)由導(dǎo)熱系數(shù)不同的各種材料構(gòu)成的復(fù)合材料一PCB用絕緣基板的等效導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

5 同一塊開(kāi)關(guān)電源之印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列,發(fā)熱量小或耐熱性差的器件(如小信號(hào)晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處),發(fā)熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等)放在冷卻氣流最下游。

6 在水平方向上,大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置,以便縮短傳熱路徑;在垂直方向上,大功率器件盡量靠近印制板上方布置,以便減少這些器件工作時(shí)對(duì)其他器件溫度的影響。

7 設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動(dòng),所以在設(shè)計(jì)時(shí)要研究空氣流動(dòng)路徑,合理配置器件或印制電路板??諝?/span>流動(dòng)時(shí)總是趨向于阻力小的地方流動(dòng),所以在開(kāi)關(guān)電源之印制電路板上配置器件時(shí),要避免在某個(gè)區(qū)域留有較大的空域。整機(jī)中多塊印制電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問(wèn)題。
8 對(duì)溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域(如設(shè)備的底部),千萬(wàn)不要將它放在發(fā)熱器件的正上方,多個(gè)器件最好是在水平面上交錯(cuò)布局。
9 將功耗最高和發(fā)熱最大的器件布置在散熱最佳位置附近。不要將發(fā)熱較高的器件放置在印制板的角落和四周邊緣,除非在它的附近安排有散熱裝置。在設(shè)計(jì)功率電阻時(shí)盡可能選擇大一些的器件,且在調(diào)整印制板布局時(shí)使之有足夠的散熱空間。
10 射頻功放或者LED開(kāi)關(guān)電源之 PCB采用金屬底座基板。
11 避免PCB上熱點(diǎn)的集中,盡可能地將功率均勻地分布在PCB板上,保持開(kāi)關(guān)電源之PCB表面溫度性能的均勻和一致。往往設(shè)計(jì)過(guò)程中要達(dá)到嚴(yán)格的均勻分布是較為困難的,但一定要避免功率密度太高的區(qū)域,以免出現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)影響整個(gè)電路的

正常工作。如果有條件的話(huà),進(jìn)行開(kāi)關(guān)電源 之印制電路的熱效能分析是很有必要的,如現(xiàn)在一些專(zhuān)業(yè)PCB設(shè)計(jì)軟件中增加的熱效能指標(biāo)分析軟件模塊,就可以幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。
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