Elektronisko iekārtu darbības laikā radītais siltums izraisa strauju iekārtas iekšējās temperatūras paaugstināšanos. Ja siltums netiek laicīgi izkliedēts, iekārta turpinās uzkarst, ierīce pārkarst, un elektronisko iekārtu uzticamība samazināsies. Tāpēc ir ļoti svarīgi izkliedēt siltumu shēmas platei.
Iespiedshēmas plates temperatūras paaugstināšanās faktoru analīze
Iespiedplates temperatūras paaugstināšanās tiešais cēlonis ir ķēdes jaudas patēriņa ierīču klātbūtne, un elektroniskajām ierīcēm ir dažādas pakāpes enerģijas patēriņš, un siltuma intensitāte mainās līdz ar enerģijas patēriņu.
Divas temperatūras paaugstināšanās parādības iespiestajās plāksnēs:
(1) Vietējā temperatūras paaugstināšanās vai temperatūras paaugstināšanās lielā apgabalā;
(2) Īstermiņa temperatūras paaugstināšanās vai ilgtermiņa temperatūras paaugstināšanās.
Analizējot PCB siltumenerģijas patēriņu, parasti no šādiem aspektiem.
Elektroenerģijas patēriņš
(1) analizēt enerģijas patēriņu uz laukuma vienību;
(2) Analizējiet elektroenerģijas patēriņa sadalījumu uz PCB shēmas plates.
2. Iespiedplates struktūra
(1) Iespiestās tāfeles izmērs;
(2) Iespiedkartona materiāls.
3. Iespiedplates uzstādīšanas metode
(1) uzstādīšanas metode (piemēram, vertikāla uzstādīšana un horizontāla uzstādīšana);
(2) Blīvējuma stāvoklis un attālums no korpusa.
4. Termiskais starojums
(1) Iespiestās plātnes virsmas emisijas spēja;
(2) Temperatūras starpība starp iespiedplati un blakus esošo virsmu un to absolūtā temperatūra;
5. Siltuma vadīšana
(1) Uzstādiet radiatoru;
(2) Citu instalācijas konstrukcijas daļu vadīšana.
6. Termiskā konvekcija
(1) Dabiskā konvekcija;
(2) Piespiedu dzesēšanas konvekcija.
Iepriekš minēto faktoru analīze no PCB ir efektīvs veids, kā atrisināt iespiedplates temperatūras paaugstināšanos. Šie faktori bieži vien ir saistīti un atkarīgi no produkta un sistēmas. Lielākā daļa faktoru jāanalizē atbilstoši faktiskajai situācijai, tikai konkrētai faktiskajai situācijai. Tikai šajā situācijā var pareizi aprēķināt vai novērtēt temperatūras paaugstināšanās un elektroenerģijas patēriņa parametrus.
Shēmas plates dzesēšanas metode
1. Augstas siltuma ģenerēšanas ierīce, kā arī siltuma izlietne un siltuma vadīšanas plāksne
Ja dažas ierīces PCB ģenerē lielu siltuma daudzumu (mazāk par 3), siltumenerģijas ģenerēšanas ierīcei var pievienot siltuma izlietni vai siltuma cauruli. Ja temperatūru nevar pazemināt, siltuma izkliedes efekta uzlabošanai var izmantot siltuma izlietni ar ventilatoru. Ja apkures ierīču ir vairāk (vairāk nekā 3), var izmantot lielu siltuma izkliedes vāku (dēli). Tas ir īpašs radiators, kas pielāgots atbilstoši sildīšanas ierīces novietojumam un augstumam uz PCB plates vai lielā plakanā radiatorā Izgrieziet dažādu komponentu augstumu. Piestipriniet siltuma izkliedes vāku pie detaļas virsmas un pieskarieties katrai sastāvdaļai, lai izkliedētu siltumu. Tomēr, ņemot vērā komponentu slikto konsistenci montāžas un metināšanas laikā, siltuma izkliedes efekts nav labs. Parasti komponenta virsmai tiek pievienots mīksts termiskās fāzes maiņas termiskais spilventiņš, lai uzlabotu siltuma izkliedes efektu.
2. Siltuma izkliedēšana caur pašu PCB plāksni
Pašlaik plaši izmantotās PCB plāksnes ir ar varu pārklātas / epoksīda stikla auduma substrāti vai fenola sveķu stikla auduma substrāti, un tiek izmantots neliels daudzums uz papīra bāzes pārklātu vara plākšņu. Lai gan šiem substrātiem ir lieliska elektriskā veiktspēja un apstrādes veiktspēja, tiem ir slikta siltuma izkliede. Kā siltuma izkliedes ceļš komponentiem, kas rada lielu siltumu, diez vai var sagaidīt, ka PCB pati vadīs siltumu no PCB sveķiem, bet izkliedēs siltumu no komponenta virsmas uz apkārtējo gaisu. Tomēr, tā kā elektroniskie izstrādājumi ir iegājuši komponentu miniaturizācijas, augsta blīvuma uzstādīšanas un augstas temperatūras montāžas laikmetā, siltuma izkliedēšanai nepietiek tikai ar to komponentu virsmu, kuru virsmas laukums ir ļoti mazs. Tajā pašā laikā, jo tiek intensīvi izmantotas virsmas montāžas komponentes, piemēram, QFP un BGA, komponentu radītais siltums lielos daudzumos tiek pārnests uz PCB plati. Tāpēc labākais veids, kā atrisināt siltuma izkliedi, ir uzlabot pašas PCB siltuma izkliedes spēju tiešā saskarē ar sildelementu. Vada vai izstaro.
3. Pieņemiet saprātīgu maršrutēšanas dizainu, lai panāktu siltuma izkliedi
Tā kā loksnē esošo sveķu siltumvadītspēja ir slikta un vara folijas līnijas un caurumi ir labi siltuma vadītāji, vara folijas atlikuma ātruma uzlabošana un siltuma vadīšanas caurumu palielināšana ir galvenie siltuma izkliedes līdzekļi.
Lai novērtētu PHB siltuma izkliedes spēju, ir jāaprēķina kompozītmateriāla ekvivalentā siltumvadītspēja (deviņi ekv.) no dažādiem materiāliem ar dažādiem siltumvadītspējas koeficientiem - PCB izolācijas substrātam.
4. Iekārtām, kurās tiek izmantota brīvas konvekcijas gaisa dzesēšana, vislabāk ir sakārtot integrālās shēmas (vai citas ierīces) vertikāli vai horizontāli.
5. Ierīces uz vienas un tās pašas iespiedplates pēc iespējas jāsakārto atbilstoši to siltuma ģenerēšanai un siltuma izkliedei. Ierīces ar mazu siltuma veidošanos vai vāju siltuma pretestību (piemēram, mazi signāla tranzistori, maza mēroga integrālās shēmas, elektrolītiskie kondensatori u.c.) novieto dzesēšanas gaisa plūsmas augšējā plūsmā (pie ieejas), ierīces ar lielu siltuma ģenerēšanu vai laba karstumizturība (piemēram, jaudas tranzistori, liela mēroga integrālās shēmas u.c.) ir novietotas visvairāk lejpus dzesēšanas gaisa plūsmas.
6. Horizontālā virzienā lieljaudas ierīces jānovieto pēc iespējas tuvāk iespiedplates malai, lai saīsinātu siltuma pārneses ceļu; vertikālā virzienā lieljaudas ierīces jānovieto pēc iespējas tuvāk iespiedplates augšdaļai, lai samazinātu šo ierīču temperatūru, strādājot ar citām ierīcēm Trieciens.
7. Temperatūras jutīgo ierīci vislabāk novietot vietā ar viszemāko temperatūru (piemēram, ierīces apakšā). Nekad nenovietojiet to tieši virs siltumu ģenerējošās ierīces. Vairākas ierīces vēlams novietot horizontālā plaknē.
8. Iespiestās plates siltuma izkliede iekārtā galvenokārt ir atkarīga no gaisa plūsmas, tāpēc projektēšanā ir jāizpēta gaisa plūsmas ceļš, un ierīcei vai iespiedshēmas platei jābūt saprātīgi konfigurētai. Gaisam plūstot, tam vienmēr ir tendence plūst tur, kur pretestība ir maza, tāpēc, konfigurējot ierīces uz iespiedshēmas plates, ir jāizvairās atstāt lielu gaisa telpu noteiktā zonā. Vairāku iespiedshēmu plates konfigurācijai visā mašīnā arī jāpievērš uzmanība tai pašai problēmai.
9. Izvairieties no karsto punktu koncentrācijas uz PCB, pēc iespējas vienmērīgi sadaliet strāvu uz PCB un saglabājiet PCB virsmas temperatūras veiktspēju vienmērīgi un konsekventi. Bieži vien projektēšanas procesā ir grūti panākt stingru vienmērīgu sadalījumu, taču ir jāizvairās no zonām ar pārāk lielu jaudas blīvumu, lai izvairītos no karstajiem punktiem, kas ietekmē visas ķēdes normālu darbību. Ja apstākļi atļauj, ir nepieciešama iespiedshēmu termiskās efektivitātes analīze. Piemēram, termiskās efektivitātes indeksa analīzes programmatūras moduļi, kas pievienoti dažai profesionālai PCB projektēšanas programmatūrai, var palīdzēt dizaineriem optimizēt ķēdes dizainu.