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如何利用PCB設計改善散熱

日期:2019-07-31

        對于電子設備來說,工作時都會產生一定的熱量,從而使設備內部溫度迅速上升,如果不及時將該熱量散發出去,設備就會持續的升溫,器件就會因過熱而失效,電子設備的可靠性能就會下降。因此,對電路板進行很好的散熱處理是非常重要的。

 

1 、加散熱銅箔和采用大面積電源地銅箔。

 

根據上圖可以看到:連接銅皮的面積越大,結溫越低

根據上圖,可以看出,覆銅面積越大,結溫越低。

 

2、熱過孔

熱過孔能有效的降低器件結溫,提高單板厚度方向溫度的均勻性,為在 PCB 背面采取其他散熱方式提供了可能。通過仿真發現,與無熱過孔相比,在器件熱功耗為 2.5W 、間距 1mm 、中心設計 6x6 的熱過孔能使結溫降低 4.8°C 左右,而 PCB 的頂面與底面的溫差由原來的 21°C 減低到 5°C 。熱過孔陣列改為 4x4 后,器件的結溫與 6x6 相比升高了 2.2°C ,值得關注。

 

3、IC背面露銅,減小銅皮與空氣之間的熱阻

 

4、PCB布局

大功率、熱敏器件的要求。

a、熱敏感器件放置在冷風區。

b、溫度檢測器件放置在最熱的位置。

c、同一塊印制板上的器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列,發熱量小或耐熱性差的器件(如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處),發熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管、大規模集成電路等)放在冷卻氣流最下游。

d、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對其他器件溫度的影響。

e、設備內印制板的散熱主要依靠空氣流動,所以在設計時要研究空氣流動路徑,合理配置器件或印制電路板??諝饬鲃訒r總是趨向于阻力小的地方流動,所以在印制電路板上配置器件時,要避免在某個區域留有較大的空域。整機中多塊印制電路板的配置也應注意同樣的問題。

f、對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區域(如設備的底部),千萬不要將它放在發熱器件的正上方,多個器件最好是在水平面上交錯布局。

g、將功耗最高和發熱最大的器件布置在散熱最佳位置附近。不要將發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。在設計功率電阻時盡可能選擇大一些的器件,且在調整印制板布局時使之有足夠的散熱空間。

h、元器件間距建議:

 

       

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