सरल और व्यावहारिक पीसीबी ताप अपव्यय विधि

इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए, ऑपरेशन के दौरान एक निश्चित मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है, जिससे उपकरण का आंतरिक तापमान तेजी से बढ़ता है। यदि गर्मी को समय पर समाप्त नहीं किया गया, तो उपकरण गर्म होता रहेगा, और अधिक गर्म होने के कारण उपकरण विफल हो जाएगा। इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रदर्शन की विश्वसनीयता कम हो जाएगी।

इसलिए, सर्किट बोर्ड पर अच्छा ताप अपव्यय उपचार करना बहुत महत्वपूर्ण है। पीसीबी सर्किट बोर्ड की गर्मी अपव्यय एक बहुत ही महत्वपूर्ण कड़ी है, तो पीसीबी सर्किट बोर्ड की गर्मी अपव्यय तकनीक क्या है, आइए नीचे एक साथ इस पर चर्चा करें।

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पीसीबी बोर्ड के माध्यम से ही गर्मी अपव्यय वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले पीसीबी बोर्ड कॉपर क्लैड/एपॉक्सी ग्लास क्लॉथ सब्सट्रेट या फेनोलिक रेजिन ग्लास क्लॉथ सब्सट्रेट हैं, और थोड़ी मात्रा में पेपर-आधारित कॉपर क्लैड बोर्ड का उपयोग किया जाता है।

हालाँकि इन सबस्ट्रेट्स में उत्कृष्ट विद्युत गुण और प्रसंस्करण गुण हैं, लेकिन उनमें गर्मी अपव्यय कम है। उच्च-ताप घटकों के लिए गर्मी अपव्यय विधि के रूप में, पीसीबी के राल से गर्मी का संचालन करने के लिए गर्मी की उम्मीद करना लगभग असंभव है, लेकिन घटक की सतह से गर्मी को आसपास की हवा में फैलाना लगभग असंभव है।

हालाँकि, चूंकि इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद घटकों के लघुकरण, उच्च-घनत्व माउंटिंग और उच्च-हीटिंग असेंबली के युग में प्रवेश कर चुके हैं, इसलिए गर्मी को नष्ट करने के लिए बहुत छोटे सतह क्षेत्र वाले घटक की सतह पर भरोसा करना पर्याप्त नहीं है।

साथ ही, क्यूएफपी और बीजीए जैसे सतह माउंट घटकों के व्यापक उपयोग के कारण, घटकों द्वारा उत्पन्न गर्मी की एक बड़ी मात्रा पीसीबी बोर्ड में स्थानांतरित हो जाती है। इसलिए, गर्मी अपव्यय की समस्या को हल करने का सबसे अच्छा तरीका पीसीबी की गर्मी अपव्यय क्षमता में सुधार करना है, जो पीसीबी बोर्ड के माध्यम से हीटिंग तत्व के सीधे संपर्क में है। संचालित या विकिरणित।

जब हवा बहती है, तो यह हमेशा कम प्रतिरोध वाले स्थानों में बहती है, इसलिए मुद्रित सर्किट बोर्ड पर उपकरणों को कॉन्फ़िगर करते समय, एक निश्चित क्षेत्र में एक बड़ा हवाई क्षेत्र छोड़ने से बचें। पूरी मशीन में एकाधिक मुद्रित सर्किट बोर्डों के कॉन्फ़िगरेशन पर भी उसी समस्या पर ध्यान देना चाहिए।

तापमान-संवेदनशील उपकरण को सबसे कम तापमान वाले क्षेत्र (जैसे कि उपकरण के नीचे) में रखना सबसे अच्छा है। इसे कभी भी सीधे हीटिंग डिवाइस के ऊपर न रखें। कई उपकरणों को क्षैतिज तल पर घुमाना सबसे अच्छा है।

उच्चतम बिजली खपत और गर्मी उत्पादन वाले उपकरणों को गर्मी अपव्यय के लिए सर्वोत्तम स्थिति के पास रखें। मुद्रित बोर्ड के कोनों और परिधीय किनारों पर उच्च ताप वाले उपकरण न रखें, जब तक कि इसके पास हीट सिंक की व्यवस्था न की गई हो।

पावर रेसिस्टर को डिज़ाइन करते समय, जितना संभव हो उतना बड़ा उपकरण चुनें, और मुद्रित बोर्ड के लेआउट को समायोजित करते समय इसमें गर्मी अपव्यय के लिए पर्याप्त जगह हो।

उच्च गर्मी पैदा करने वाले घटक और रेडिएटर और गर्मी-संचालन प्लेटें। जब पीसीबी में कम संख्या में घटक बड़ी मात्रा में गर्मी (3 से कम) उत्पन्न करते हैं, तो गर्मी पैदा करने वाले घटकों में एक हीट सिंक या हीट पाइप जोड़ा जा सकता है। जब तापमान कम नहीं किया जा सकता है, तो गर्मी अपव्यय प्रभाव को बढ़ाने के लिए पंखे के साथ रेडिएटर का उपयोग किया जा सकता है।

जब हीटिंग उपकरणों की संख्या बड़ी (3 से अधिक) होती है, तो एक बड़े ताप अपव्यय कवर (बोर्ड) का उपयोग किया जा सकता है, जो पीसीबी या एक बड़े फ्लैट पर हीटिंग डिवाइस की स्थिति और ऊंचाई के अनुसार अनुकूलित एक विशेष हीट सिंक है। हीट सिंक विभिन्न घटक ऊंचाई स्थितियों को काटें। गर्मी अपव्यय कवर को घटक की सतह पर एकीकृत रूप से बांधा जाता है, और यह गर्मी को खत्म करने के लिए प्रत्येक घटक से संपर्क करता है।

हालांकि, घटकों की असेंबली और वेल्डिंग के दौरान ऊंचाई की खराब स्थिरता के कारण गर्मी अपव्यय प्रभाव अच्छा नहीं है। आमतौर पर, गर्मी अपव्यय प्रभाव को बेहतर बनाने के लिए घटक की सतह पर एक नरम थर्मल चरण परिवर्तन थर्मल पैड जोड़ा जाता है।

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उन उपकरणों के लिए जो मुफ़्त संवहन वायु शीतलन को अपनाते हैं, एकीकृत सर्किट (या अन्य उपकरणों) को लंबवत या क्षैतिज रूप से व्यवस्थित करना सबसे अच्छा है।

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गर्मी अपव्यय का एहसास करने के लिए उचित वायरिंग डिज़ाइन अपनाएं। क्योंकि प्लेट में राल में खराब थर्मल चालकता होती है, और तांबे की पन्नी रेखाएं और छेद अच्छे गर्मी कंडक्टर होते हैं, तांबे की पन्नी की शेष दर में वृद्धि और गर्मी चालन छेद में वृद्धि गर्मी अपव्यय का मुख्य साधन है। पीसीबी की ताप अपव्यय क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए, विभिन्न तापीय चालकता वाली विभिन्न सामग्रियों से बनी मिश्रित सामग्री-पीसीबी के लिए इन्सुलेट सब्सट्रेट की समतुल्य तापीय चालकता (नौ ईक्यू) की गणना करना आवश्यक है।

एक ही मुद्रित बोर्ड पर घटकों को यथासंभव उनके कैलोरी मान और गर्मी अपव्यय की डिग्री के अनुसार व्यवस्थित किया जाना चाहिए। कम कैलोरी मान या खराब ताप प्रतिरोध वाले उपकरण (जैसे छोटे सिग्नल ट्रांजिस्टर, छोटे पैमाने के एकीकृत सर्किट, इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर इत्यादि) को कूलिंग एयरफ्लो में रखा जाना चाहिए। सबसे ऊपरी प्रवाह (प्रवेश द्वार पर), बड़े ताप या ताप प्रतिरोध वाले उपकरण (जैसे पावर ट्रांजिस्टर, बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट, आदि) को शीतलन वायु प्रवाह के सबसे नीचे की ओर रखा जाता है।

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क्षैतिज दिशा में, गर्मी हस्तांतरण पथ को छोटा करने के लिए उच्च-शक्ति वाले उपकरणों को मुद्रित बोर्ड के किनारे के जितना करीब संभव हो व्यवस्थित किया जाता है; ऊर्ध्वाधर दिशा में, अन्य उपकरणों के तापमान पर इन उपकरणों के प्रभाव को कम करने के लिए उच्च-शक्ति वाले उपकरणों को मुद्रित बोर्ड के शीर्ष के जितना संभव हो सके व्यवस्थित किया जाता है। .

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उपकरण में मुद्रित बोर्ड का ताप अपव्यय मुख्य रूप से वायु प्रवाह पर निर्भर करता है, इसलिए डिजाइन के दौरान वायु प्रवाह पथ का अध्ययन किया जाना चाहिए, और उपकरण या मुद्रित सर्किट बोर्ड को उचित रूप से कॉन्फ़िगर किया जाना चाहिए।

पूरी मशीन में एकाधिक मुद्रित सर्किट बोर्डों के कॉन्फ़िगरेशन पर भी उसी समस्या पर ध्यान देना चाहिए।

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तापमान-संवेदनशील उपकरण को सबसे कम तापमान वाले क्षेत्र (जैसे कि उपकरण के नीचे) में रखना सबसे अच्छा है। इसे कभी भी सीधे हीटिंग डिवाइस के ऊपर न रखें। कई उपकरणों को क्षैतिज तल पर डगमगाना सबसे अच्छा है।

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उच्चतम बिजली खपत और गर्मी उत्पादन वाले उपकरणों को गर्मी अपव्यय के लिए सर्वोत्तम स्थिति के पास रखें। मुद्रित बोर्ड के कोनों और परिधीय किनारों पर उच्च ताप वाले उपकरण न रखें, जब तक कि इसके पास हीट सिंक की व्यवस्था न की गई हो। पावर रेसिस्टर को डिज़ाइन करते समय, जितना संभव हो उतना बड़ा उपकरण चुनें, और मुद्रित बोर्ड के लेआउट को समायोजित करते समय इसमें गर्मी अपव्यय के लिए पर्याप्त जगह हो।

10. पीसीबी पर हॉट स्पॉट की सघनता से बचें, जितना संभव हो पीसीबी बोर्ड पर बिजली को समान रूप से वितरित करें, और पीसीबी सतह के तापमान के प्रदर्शन को एक समान और सुसंगत रखें। डिजाइन प्रक्रिया के दौरान सख्त समान वितरण प्राप्त करना अक्सर मुश्किल होता है, लेकिन पूरे सर्किट के सामान्य संचालन को प्रभावित करने वाले हॉट स्पॉट को रोकने के लिए बहुत अधिक बिजली घनत्व वाले क्षेत्रों से बचना चाहिए। यदि संभव हो, तो मुद्रित सर्किट की थर्मल दक्षता का विश्लेषण करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, कुछ पेशेवर पीसीबी डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर में जोड़ा गया थर्मल दक्षता सूचकांक विश्लेषण सॉफ़्टवेयर मॉड्यूल डिजाइनरों को सर्किट डिज़ाइन को अनुकूलित करने में मदद कर सकता है।