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pcb板散热设计 pcb板散热设计原则

时间:2022-04-29 09:38:29 来源:PCBA 点击:0

pcb板散热设计 pcb板散热设计原则

电子是一家专业从事电子产品电路板设计layout布线设计PCB设计的公司,主要从事多层、高密度PCB设计画板和电路板设计采样工作。接下来,PCB设计介绍热管理的方法。

随着电子产品小型化的发展,随着越来越多的功能被嵌入更小的装置中,这些系统的散热需求也增加了。特别是,用高电流工作PCB。特别是负荷较重的电源系统,例如在电动车中使用锂离子电池需要集成在PCB中电源管理系统。大电流驱动电路也需要将重点放在散热上。PCB设计教师需要实施用于管理大电流PCB产生的热量的创意战略。

由于载持大电流的电路中的耗电损失而产生的热量,为了对抗温度上升,应该从发热元件上梳开。您可能熟悉电脑处理器中使用的风扇和散热片。这些措施可以使热量从电路板移动,并与流通的空气交换热量。但是,有些PCB设备,特别是小型设备,可能无法安装风扇或散热器。这需要考虑其他散热路径。

一、使用较厚的铜用于大电流

当铜走线和霍尔电阻特别是它们携带大电流时,PCB会对基于PCB的设备造成显著的功率损失和发热。具有较大横截面积的电气连接具有较低的电阻,这减少了热损失的量。

在大多数PCB中使用的铜的量相当于每平方英尺约1盎司。如果风扇和散热器不方便使用,可以增加铜厚度。一个高电流PCB应使用至少两倍的铜量。工作电流超过10安培的电路每平方英尺应达到3或4盎司。

PCB板的铜厚均以oz计算,1OZ表示1平方英尺的面积中的平均铜箔的重量为28.35g,oz以单位ounce的略译为ldquo。这是英国制计量单位,作为重量单位也被称为英语两种。铜箔的平均厚度由每单位面积的重量表示。即,用1OZ=28.35g/FT2表示。

重量单位:1OZ=28.35g(克)1盎司=16打兰(dram)16盎司=1磅(pound

换算方法介绍:铜箔的重量除以铜的密度和表面积,即铜箔的厚度。

1平方英尺=929.0304平方厘米,铜密度=8.9kg/dm^3

将Copper的厚度设为X,解方程式。

X*929.0304平方厘米*8.9克/立方厘米=1oz=28.35克X=0.0034287厘米=34.87 um

所以1OZ=34.87 um。1OZ铜箔的厚度约为35um或1.35mil。

上图是在1OZ的铜厚PCB通过电流和导线宽度的曲线表。供参考。

为了使用更多的铜,需要增加PCB上行线的宽度。还可以将布线深深地嵌入电路板中以防止占用太大的空间区域。比如放引导铜棒。这也有助于将热量释放到电路板本身和任何附近的散热孔。当然,这可能需要使用厚电路板,在这种情况下适用于大电流装置。

二、使用散热孔和散热片

发热装置周围的空气,如果没有流动,就不能有效地传递热量并散发。另一方面,使用散热孔可以从电路板中的重要电子元件中提取热量。散热器通孔是电路基板的最上层和最下层之间良好的导热元件。热可以通过简单的传导转移到散热孔,然后散热孔可以从重要的电子部件中疏散热量。

散热垫通常是安装在电路板底部的金属板。在将热量从电路板本身的热点传递之后,散热孔必须移动到其他位置以从电路板的热点进一步发散热量。一般来说,散热孔通过向散热垫传递热量来进行大面积的散热。

下面的图是用大电流工作的PCB板红外线图像。

三、高输出设备的配置

微控制器这样的高电流电子元件会产生大量的热量。把这些元件安装在电路板的中心位置附近是个好主意。

当元件安装在电路基板的边缘附近时,所产生的热被累积,局部温度变得非常高。然而,当元件安装在基板的中间部分时,热扩散到整个基板上,并且基板的温度降低。

多个高输出元件不是集中在一个位置,而是应该分散配置在电路基板整体上。如果允许设备的外形尺寸,则可以将不同的元件分别配置在不同的PCB板上。一方面涉及电路板整体的功能安装,另一方面考虑到散热和机械匹配,可能会影响制造预算,因此需要反复讨论构成部件的布局。

四、采用较厚的板

如果零件在极端的温度下工作,则部件和电路基板自身的寿命就会缩短电气连接。在计算机硬件行业,为了降低这个问题的风险,使用了冷却风扇。然而,当风扇不起作用时,大部分热量直接进入电路板和周围元件。这时电路板薄的话,所有的电路板都会上升到高温度。

当整体温度升高时,较厚的电路板需要更多的热能。这样厚的电路板有助于使电路基板的上部的温度保持低。当电路板直接安装到外壳上时,可以将热量传递到装置外部。但是,这个解决方案有可能提高生产加工成本。因此,适用时需要适当的平衡。

接下来,让我们来看看我们之前制作的一部分硬件所采用的板厚。

上图为物联网项目中使用的Wifi模块,采用板厚0.6mm。

上图是FPGA硬件开发用的JTAG-USB适配器以及其他信号转换模块、非大电流高发热电路。采用厚度1.0mm。板上子板作为类似设备的小模块,打开半孔,在边缘上镀金,整块板作为模块焊接在母板上。子板)和母板都是1.0mm厚的板。

上图为以往电源板1.6mm的板厚。该1.6mm为一般板场的默认厚度,如果没有特别说明则默认为1.6mm。而且加工费用1.6mm是临界点。1.6mm以内不另外收取特殊板厚附加费。

上图是Wifi模块带智能遥控开关的电源插座。主板的电源板采用2.0mm的板厚。2.0mm是加厚板制造工序。该板厚考虑了小空间大电流高发热。

采用的最佳散热策略取决于很多因素。并非所有PCB设计或外形因素都能适应上述所有策略。例如,散热垫不适用于双面印刷电路板。在电路基板上有多个元件的情况下,一部分元件配置在电路基板的边缘附近是不可避免的。

Altium Design软件工具提供了相对应的热管理功能的高级功能,使热点的潜在可视化PCB成为可能。强大的pDN分析工具允许用户识别可能引起高电流设备故障的故障部位PCB设计。

PCB设计服务流程1。客户提供原理图咨询PCB设计;

2.根据原理图及客户设计要求评价报价;

3.客户确认报价,签订合同,预付项目预付款。

4.接受预付款,安排工程师设计;

5.设计完成后,向客户确认文件的截图。

6.客户确认OK,结算余额,提供PCB设计资料。

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