Тепло, що виділяється електронним обладнанням під час роботи, призводить до швидкого підвищення внутрішньої температури обладнання. Якщо вчасно не відвести тепло, обладнання буде продовжувати нагріватися, пристрій вийде з ладу через перегрів, а надійність електронного обладнання знизиться. Тому дуже важливо відводити тепло до друкованої плати.
Факторний аналіз підвищення температури друкованої плати
Пряма причина підвищення температури друкованої плати пов’язана з наявністю пристроїв енергоспоживання схеми, а електронні пристрої споживають електроенергію в різному ступені, і інтенсивність тепла змінюється разом із споживанням електроенергії.
Два явища підвищення температури в друкованих платах:
(1) Місцеве підвищення температури або підвищення температури на великій території;
(2) Короткочасне або тривале підвищення температури.
При аналізі споживання теплової енергії друкованої плати, як правило, з таких аспектів.
Споживана електроенергія
(1) Аналіз споживання електроенергії на одиницю площі;
(2) Проаналізуйте розподіл споживаної потужності на друкованій платі.
2. Будова друкованої плати
(1) Розмір друкованої плати;
(2) Матеріал друкованої плати.
3. Спосіб монтажу друкованої плати
(1) Спосіб встановлення (наприклад, вертикальне встановлення та горизонтальне встановлення);
(2) Стан ущільнення та відстань від корпусу.
4. Теплове випромінювання
(1) Коефіцієнт випромінювання поверхні друкованої плати;
(2) Різниця температур між друкованою платою та прилеглою поверхнею та їх абсолютна температура;
5. Теплопровідність
(1) Встановіть радіатор;
(2) Проведення інших структурних частин установки.
6. Теплова конвекція
(1) Природна конвекція;
(2) Конвекція примусового охолодження.
Аналіз наведених вище факторів на друкованій платі є ефективним способом вирішення проблеми підвищення температури друкованої плати. Ці фактори часто пов’язані та залежать у продукті та системі. Більшість факторів слід аналізувати відповідно до реальної ситуації, лише для конкретної фактичної ситуації. Тільки в цьому випадку параметри підвищення температури і споживання електроенергії можуть бути правильно розраховані або оцінені.
Спосіб охолодження друкованої плати
1. Пристрій з високою тепловіддачею плюс радіатор і пластина теплопровідності
Коли кілька пристроїв у друкованій платі генерують велику кількість тепла (менше 3), до пристрою, що генерує тепло, можна додати радіатор або теплову трубку. Якщо температуру неможливо знизити, для посилення ефекту розсіювання тепла можна використовувати радіатор із вентилятором. При більшій кількості нагрівальних приладів (більше 3) можна використовувати велику тепловідвідну кришку (дошку). Це спеціальний радіатор, налаштований відповідно до положення та висоти нагрівального пристрою на друкованій платі або у великому плоскому радіаторі. Вирізати висоту різних компонентів. Прикріпіть кришку розсіювання тепла до поверхні компонента та торкайтеся кожного компонента, щоб розсіювати тепло. Однак через погану консистенцію компонентів під час складання та зварювання ефект розсіювання тепла є поганим. Зазвичай на поверхню компонента додається м’яка термофазова термопрокладка для покращення ефекту розсіювання тепла.
2. Розсіювання тепла через саму друковану плату
В даний час широко використовуваними пластинами для друкованих плат є підкладки з мідної/епоксидної склотканини або склотканинні з фенольних смол, а також використовується невелика кількість пластин, покритих міддю на паперовій основі. Хоча ці підкладки мають чудові електричні характеристики та ефективність обробки, вони погано відводять тепло. Як шлях розсіювання тепла для компонентів із високим тепловиділенням, сама друкована плата навряд чи буде проводити тепло від смоли друкованої плати, але розсіюватиме тепло від поверхні компонента в навколишнє повітря. Однак, оскільки електронні продукти вступили в епоху мініатюризації компонентів, високої щільності встановлення та високотеплового складання, недостатньо покладатися на поверхню компонентів із дуже малою площею поверхні для розсіювання тепла. У той же час, через інтенсивне використання компонентів поверхневого монтажу, таких як QFP і BGA, тепло, що виділяється компонентами, передається платі друкованої плати у великих кількостях. Тому найкращий спосіб вирішити проблему розсіювання тепла – це покращити здатність розсіювання тепла самої друкованої плати при прямому контакті з нагрівальним елементом. Проводити або випромінювати.
3. Прийміть розумну схему маршрутизації для досягнення розсіювання тепла
Оскільки теплопровідність смоли в аркуші є поганою, а лінії та отвори з мідної фольги є хорошими провідниками тепла, підвищення залишкової швидкості мідної фольги та збільшення отворів для теплопровідності є основними засобами розсіювання тепла.
Щоб оцінити тепловідвідну здатність друкованої плати, необхідно розрахувати еквівалентну теплопровідність (дев’ять екв) композитного матеріалу, що складається з різних матеріалів з різними коефіцієнтами теплопровідності — ізоляційної підкладки для друкованої плати.
4. Для обладнання, яке використовує вільне конвекційне повітряне охолодження, найкраще розташовувати інтегральні схеми (або інші пристрої) вертикально або горизонтально.
5. Пристрої на одній друкованій платі повинні бути розташовані відповідно до їх тепловиділення та тепловіддачі, наскільки це можливо. Пристрої з невеликим виділенням тепла або низьким теплостійкістю (такі як маленькі сигнальні транзистори, малі інтегральні схеми, електролітичні конденсатори тощо) розміщуються у самому верхньому потоці потоку охолоджуючого повітря (на вході), пристрої з великим виділенням тепла або хорошу термостійкість (такі як силові транзистори, великі інтегральні схеми тощо) розміщуються далі за потоком охолоджуючого повітря.
6. У горизонтальному напрямку пристрої великої потужності слід розташовувати якомога ближче до краю друкованої плати, щоб скоротити шлях теплопередачі; у вертикальному напрямку потужні пристрої слід розташовувати якомога ближче до верхньої частини друкованої плати, щоб знизити температуру цих пристроїв при роботі на інших пристроях Impact.
7. Чутливий до температури пристрій найкраще розміщувати в зоні з найнижчою температурою (наприклад, у нижній частині пристрою). Ніколи не ставте його безпосередньо над теплогенератором. Кілька пристроїв бажано розташовувати в шаховому порядку на горизонтальній площині.
8. Розсіювання тепла друкованої плати в обладнанні в основному залежить від потоку повітря, тому шлях повітряного потоку повинен бути вивчений при проектуванні, а пристрій або друкована плата повинні бути розумно налаштовані. Коли повітря тече, воно завжди прагне текти туди, де опір невеликий, тому при конфігурації пристроїв на друкованій платі необхідно уникати залишення великого повітряного простору в певній зоні. Конфігурація кількох друкованих плат у всій машині також повинна звернути увагу на ту саму проблему.
9. Уникайте концентрації гарячих точок на друкованій платі, рівномірно розподіляйте живлення на друкованій платі, наскільки це можливо, і підтримуйте температурні характеристики поверхні друкованої плати рівномірними та постійними. Часто важко досягти суворого рівномірного розподілу в процесі проектування, але необхідно уникати областей із занадто високою щільністю потужності, щоб уникнути гарячих точок, які впливають на нормальну роботу всієї схеми. Якщо дозволяють умови, необхідний аналіз термічної ефективності друкованих схем. Наприклад, програмні модулі аналізу індексу термічної ефективності, додані в деякі професійні програми для проектування друкованих плат, можуть допомогти розробникам оптимізувати дизайн схеми.