Dengan komponen kuasa yang hadir dalam pakej pemasangan permukaan yang semakin kecil, adalah penting untuk menghasilkan satu pendekatan yang koheren bagi mengurangkan keperluan pelesapan haba komponen ini dalam reka bentuk PCB. Walaupun pembangunan analisis matematik yang tepat terhadap ciri terma sesuatu reka bentuk PCB boleh menjadi proses yang kompleks, adalah mungkin untuk menggunakan beberapa peraturan mudah bagi menambah baik pengaliran haba dalam reka bentuk anda. Akhirnya, kawalan yang betul terhadap pelesapan haba dalam reka bentuk anda akan membolehkan anda menghasilkan satu reka bentuk yang lebih boleh dipercayai danPCB ekonomikreka bentuk. Berikut ialah perbincangan ringkas tentang model pelesapan haba piawai dan kemudian beberapa peraturan umum untuk menangani pelesapan haba dalam reka bentuk anda.
Pertama sekali adalah penting untuk mentakrifkan istilah yang akan digunakan sepanjang baki entri ini. Rajah seterusnya menunjukkan komponen berbeza bagi IC kuasa yang perlu kita pertimbangkan apabila membincangkan pengurusan terma. Kita akan membincangkan suhu pada Persambungan, Bahagian Atas dan Bekas komponen serta rintangan terma masing-masing terhadap persekitaran ambien sepanjang artikel ini.
Dengan istilah-istilah ini, kita akan secara ringkas melihat model piawai yang digunakan untuk mensimulasikan pelesapan haba sesuatu komponen. Rintangan terma biasanya dimodelkan sebagai rangkaian perintang. Model piawai bagi sesuatu komponen ditunjukkan dalam rajah berikut:
Dalam rajah T yang dibentangkanJditakrifkan sebagai suhu simpang (bahagian kerja dalaman komponen), TTialah suhu pada bahagian "atas" pakej (kebiasaannya penutup plastik komponen), TCialah suhu "sarung" (ini ialah suhu pad komponen yang sangat berkonduktiviti terma tinggi dan PCB yang disambungkan) dan TAialah suhu persekitaran ambien. Matlamat pereka elektronik adalah untuk menghasilkan rintangan terma serendah mungkin antara persambungan dan persekitaran ambien. Dengan pengecualian θCA, rintangan terma sistem (θJT, θdiadan θJC) ditakrifkan oleh sifat komponen dan boleh diperoleh daripada helaian data bagi komponen tersebut. Sebagai pereka PCB, kita pada asasnya mempunyai pengaruh ke atas nilai θCA, yang bergantung pada reka bentuk PCB kami. Oleh itu, cabaran utama bagi pereka bentuk ialah pengurangan rintangan terma sarung IC ke persekitaran ambien dengan mengurangkan rintangan ini. Sejauh mana kita dapat menurunkan rintangan terma ini (θCA) sebahagian besarnya akan menentukan perbezaan suhu (atau ketiadaannya) yang akan terbentuk antara persekitaran ambien dan persambungan komponen.
Perlu diperhatikan bahawa laluan lain bagi pengaliran haba ialah bekas plastik (atau “bahagian atas”) komponen tersebut. Oleh kerana pembungkusan plastik bagi kebanyakan komponen kuasa tidak menyediakan laluan haba yang baik ke persekitaran ambien, kecekapan pelesapan haba reka bentuk lebih banyak bergantung pada keupayaan reka bentuk itu untuk melesapkan tenaga haba ke persekitaran sekeliling melalui bekasnya. Satu-satunya pengecualian ialah apabila IC kuasa yang dimaksudkan direka bentuk dengan pad terma yang terletak di bahagian atas komponen. Dalam kes ini, IC direka bentuk supaya satu sirip haba boleh dipasang terus pada bahagian atas IC dan pelesapan haba komponen melalui “bahagian atasnya” menjadi faktor yang jauh lebih penting dalam reka bentuk.
Pendekatan standard untuk memindahkan haba daripada komponen kuasa ialah dengan menyambungkan komponen kuasa tersebut secara terma kepada satah kuprum bersebelahan melalui via terma. Ini biasanya dicapai dengan meletakkan beberapa via pada jejak kaki IC kuasa. Via ini menyediakan sambungan terma kepada lapisan kuprum di bawah IC, yang kemudiannya mengalirkan haba keluar dari komponen tersebut.
Selain itu, semakin banyak satah kuprum kuasa yang disambungkan kepada IC kuasa melalui via terma yang disebutkan, semakin tinggi kecekapan pelesapan haba PCB. Contohnya, menggunakan reka bentuk 4 lapisan berbanding reka bentuk 2 lapisan boleh meningkatkan kapasiti pelesapan kuasa PCB sehingga 30% apabila membandingkan keluasan yang sama bagi reka bentuk tersebut.
Peraturan reka bentuk berikut disediakan sebagai titik permulaan yang baik untuk menangani pertimbangan terma dalam reka bentuk anda.
a.Untuk menghilangkan 1 watt kuasa, satu panduan am yang baik ialah papan litar anda perlu mempunyai keluasan 15.3 cm² atau 2.4 in² bagi setiap watt yang dihilangkan untuk kenaikan suhu papan sebanyak 40°C. Jika papan terdedah kepada aliran udara, keperluan ini boleh dikurangkan kepada separuh (7.7 cm² atau 1.2 in² bagi setiap watt). Nilai ini mengandaikan bahawa komponen digandingkan secara terma kepada satah kuprum yang memanjang hingga ke tepi papan dan papan diletakkan supaya udara boleh mengalir dengan bebas di sekeliling kedua-dua belah papan. Jika keperluan ketumpatan kuasa ini terlalu ketat untuk reka bentuk anda, penggunaan sink haba luaran mungkin diperlukan. Selain itu, kenaikan suhu 40°C ialah titik permulaan yang baik untuk dipertimbangkan apabila mengawalpapan litarsuhu'
b.Setiap kali terdapat lebih daripada satu komponen kuasa diletakkan pada papan, amalan terbaik adalah menyusun komponen tersebut dengan cara yang memastikan PCB anda dipanaskan secara sekata oleh komponen-komponen ini. Perbezaan suhu yang besar di sepanjang reka bentuk PCB anda tidak membenarkan PCB anda menyalurkan tenaga haba secara optimum daripada komponen kuasa yang dipasang. Jika tersedia kepada pereka bentuk, pengimejan terma boleh membolehkan pemeriksaan empirik terhadappenempatan komponensebaik sahaja semakan reka bentuk selesai.
c.Lebih banyak via yang boleh anda letakkan di bawah komponen anda, lebih baik PCB anda akan memindahkan tenaga haba ke satah kuprum yang disambungkan. Susunkan via dalam bentuk susunan untuk menambah bilangan yang bersentuhan dengan pad kuasa pakej anda (pad komponen yang besar dan sangat konduktif haba).
d.Dalam reka bentuk yang menghilangkan kuasa lebih tinggi, anda perlu menggunakan berat kuprum yang lebih tinggi. Kuprum 1oz disyorkan sebagai titik permulaan untuk reka bentuk kuasa.
e.Apabila menggunakan tuangan kuprum untuk mengalirkan tenaga haba keluar daripada sesuatu komponen, adalah penting supaya tuangan tersebut tidak diganggu oleh jejak yang berjalan secara tegak lurus terhadap laluan terma yang menjauhi komponen kuasa.
f.Jika sink haba perlu digunakan untuk memastikan suhu sistem kekal dalam julat toleransi, perlu diambil perhatian bahawa sink haba biasanya akan menjadi jauh lebih berkesan jika diletakkan sedemikian rupa sehingga ia disambungkan secara terma kepada bekas komponen. Ini biasanya bermaksud memasang sink haba pada bahagian bertentangan papan daripada komponen pelekap permukaan. Walaupun mungkin menggoda untuk meletakkan sink haba terus di bahagian atas komponen, rintangan terma pada bekas plastik komponen akan menyebabkan sink haba menjadi tidak berkesan. Seperti yang dinyatakan di atas, pengecualian kepada peraturan ini ialah pakej yang direka secara eksplisit untuk mempunyai sink haba yang dipasang pada bahagian "atas" mereka.
Kesimpulannya, prestasi terma sesuatu reka bentuk adalah sangat penting untuk dipertimbangkan setiap kali anda bekerja dengan komponen kuasa. Menggunakanperaturan reka bentukyang dibentangkan dalam artikel ini pada peringkat awal proses reka bentuk PCB anda akan membolehkan anda mendapat permulaan yang baik dalam mengawal suhu PCB anda dan membolehkan anda mengelakkan reka bentuk semula yang drastik pada peringkat kemudian dalam proses pembangunan.
Secara umum, prestasi terma reka bentuk PCB perlu dilakukan dengan tepat, terutamanya ketika mereka bentuk dengan pakej komponen kuasa yang kecil. Pelesapan haba perlu ditangani lebih awal dalam fasa reka bentuk untuk menjamin kecekapan kos dan kebolehpercayaan produk akhir. Dengan melaksanakan kaedah utama seperti via terma, satah kuprum, dan penempatan komponen yang teliti, pereka bentuk dapat mengurangkan rintangan terma dengan ketara dan meningkatkan pelesapan haba. Mengikuti garis panduan praktikal ini boleh menghasilkan reka bentuk yang dioptimumkan yang mengelakkan risiko terlalu panas dan memanjangkan jangka hayat komponen elektronik. Bagi mereka yang bersedia melaksanakan strategi pengurusan terma ini pada projek mereka, PCBCart menyediakan semua-dalam-satuPerkhidmatan Pemasangan dan Pembuatan PCBDengan kualiti dan ketepatan sebagai keutamaan kami, PCBCart berupaya merealisasikan reka bentuk anda dengan penyelesaian yang kukuh dan cekap. Dapatkan sebut harga daripada PCBCart hari ini dan mula mencipta reka bentuk PCB inovatif anda dengan sokongan pakar yang menerajui industri.
Dapatkan Sebut Harga Segera untuk Pemasangan PCB & Pembuatan PCB
Sumber yang Berguna
•Prinsip Reka Bentuk Terma Papan PCB Paling Komprehensif
•Reka Bentuk Pelesapan Haba Dalaman PCB berdasarkan Model Terma
•Petua Reka Bentuk Terma untuk PCB yang Dikawal oleh Sistem FPGA
•Reka Bentuk PCB Berkuasa Tinggi dalam Persekitaran Suhu Tinggi
•PCB Teras Teras Logam: Penyelesaian Ideal untuk Isu Haba dalam PCB dan PCBA
•Perkhidmatan Pembuatan PCB Ciri Penuh daripada PCBCart - Pelbagai Pilihan Nilai Tambah
•Perkhidmatan Pemasangan PCB Termaju daripada PCBCart - Bermula dari 1 unit
