PCB熱設計對元器件布局的要求
發布時間:2019-11-18 責任編輯:wenwei
【導讀】元器件在PCB上的排列方式應遵循一定的規則。大量實踐經驗表明,采用合理的元器件排列方式,可以有效地降低PCB的溫升,從而使元器件及PCB的故障率明顯下降。

1
元器件應安裝在最佳自然散熱的位置上,使傳熱通路盡可能的短。同一塊PCB上的元器件應盡可能按其發熱量大小及散熱程度分區排列,發熱量小或耐熱性差的元器件(如小信號晶體管、小規模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上遊(入口處),發熱量大或耐熱性好的元器件(如功率晶體管、大規模集成電路等)放在冷卻氣流的最下遊。元器件安裝方向的橫向麵與風向平行,以利於熱對流。
2
發熱元器件應盡可能地置於PCB的上方,條件允許時應處於氣流通道上。發熱量大的集成電路芯片,一般盡量放置在主PCB上,目的是為了避免底殼過熱;如果放置在主PCB下,那麼需要在芯片與底殼之間保留一定的空間,這樣可以充分利用氣體流動散熱。
3
對於采用自由對流空氣冷卻的開關電源,元器件熱流通道要短、橫截麵積要大,通道中無絕熱或隔熱物。對於采用強製空氣冷卻的開關電源,最好是將功率器件(或其他元器件)按照橫長方式排列,以使傳熱橫截麵盡可能的大。
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PCBdererongliangyingjunyunfenbu,buyaobadagonghaoyuanqijianjizhongbufang。fareliangdadeyuanqijianyingfensananzhuang,ruowufabimian,zeyaobaaideyuanqijianfangzaiqiliudeshangyou,bingbaozhengzugoudelengquefengliangliujingrehaojizhongqu。lengqueqiliuliusubudashi,yuanqijiananchapaifangshipailie,yitigaoqiliuwenliuchengdu,zengjiasanrexiaoguo。
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元器件在PCB上豎立排放、發熱元器件不安裝在機殼上時,元器件與機殼之間的距離應大於35~40cm。在水平方向上,大功率器件盡量靠近PCB邊緣布置,以便縮短傳熱路徑;在垂直方向上,大功率器件盡量靠近PCB上方布置,以便減少它們工作時對其他元器件的影響。
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在元器件布局時應考慮到對周圍熱輻射的影響,對熱敏感的元器件(含半導體器件)應遠離熱源或將其隔離。對於溫度高於30℃的熱源,一般要求在自然冷卻條件下,元器件離熱源距離不小於4mm。對溫度比較敏感的元器件最好安置在溫度最低的區域(如底部),不要將它放在發熱元器件的正上方。多個元器件最好在水平麵上交錯布局。
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開關電源PCB的散熱主要依靠空氣流動,所以在設計時要研究空氣流動路徑,合理配置元器件或PCB。空氣流動時總是趨向於阻力小的地方,所以在PCB上配置元器件時,要避免在某個區域留有較大的空域。在配置多塊PCB時也應注意這一問題。
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在有通風口的殼體內部,元器件布局應服從空氣流動方向,即進風口→放大電路→邏輯電路→敏感電路→擊穿電路→小功率電阻電路→有發熱元器件的電路→出風口,構成良好的散熱通道。發熱元器件要在機殼上方,熱敏元器件在機殼下方,應利用金屬殼體作為散熱裝置。可以考慮把發熱高、輻射大的元器件專門設計安裝在一塊PCB上。
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設計上保證元器件工作熱環境的穩定性,以減輕熱循環與衝擊而引起的溫度應力變化。溫度變化率不超過1℃/min,溫度變化範圍不超過20℃,此指標要求可根據所設計開關電源的特性進行調整。
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元器件的冷卻劑及冷卻方法應與所選冷卻係統及元器件相適應,不能因此產生化學反應或電解腐蝕。
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冷卻係統的電功率一般為所需冷卻熱功率的3%~6%。冷卻時,氣流中含有水分、溫差過大,會產生凝露或附著。水分及其他汙染物等會導致電氣短路、電氣間隙減小或發生腐蝕,對此應采取的措施如下。
● 冷卻前後溫差不要過大。
● 溫差過大會產生凝露的部位,水分不應造成堵塞或積水;如果有積水,積水部位的材料不能發生腐蝕。
● 對裸露的導電金屬加熱縮套管或其他遮擋絕緣措施。
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電容器(液態介質)應遠離熱源。在進行PCB的布局過程中,各個元器件之間、集成電路芯片之間或元器件與芯片之間應該盡可能地保留空間,目的是利於通風和散熱。
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在規則容許之下,散熱部件與需要進行散熱的元器件之間的接觸壓力應盡可能大,同時確認兩個接觸麵之間完全接觸。
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duiyucaiyongreguandesanrefangan,yingjinliangjiadahereguanjiechudemianji,yiliyufareyuanqijianhejichengdianluxinpiandengderechuandao。kongjiandewenliuyibanhuiduidianluchanshengyouzhongyaoyingxiangdegaopinzaosheng,yingbimianqichansheng。
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當PCB中發熱元器件量較少時(少於3個),可在發熱元器件上加散熱器或導熱管;如果當溫度還不能降下來,可采用帶風扇的散熱器,以增強散熱效果。當發熱元器件量較多時(多於3個),可采用大的散熱罩(板),它是按PCBshangfareyuanqijiandeweizhihegaodierdingzhidezhuanyongsanreqi,huoshizaiyigedadepingbansanreqishangkouchubutongdeyuanqijiangaodiweizhi,jiangsanrezhaozhengtikouzaiyuanqijianmianshang,yumeigeyuanqijianjiechuersanre。danyouyuyuanqijianzhuanghanshigaodiyizhixingcha,sanrexiaoguobingbuhao,tongchangzaiyuanqijianmianshangjiarouruanderexiangbiandaoredianlaigaishansanrexiaoguo。
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