唇槍舌戰,PCB散熱到底怎麼回事?
發布時間:2014-11-25 責任編輯:sherryyu
【導讀】關於PCB設計的相關知識,本站上內容足夠大家學習,但是很多內容都是枯燥乏味的。這裏小編以一個辯論會的形式為大家詳細講解關於PCB散熱的相關知識,看看這些家夥是怎麼理解PCB散熱到底是咋回事的?
何(he)貝(bei)和(he)瑞(rui)納(na)塔(ta)爭(zheng)論(lun)的(de)聲(sheng)音(yin)很(hen)大(da),以(yi)至(zhi)於(yu)我(wo)認(ren)為(wei)他(ta)們(men)正(zheng)在(zai)進(jin)行(xing)橄(gan)欖(lan)球(qiu)比(bi)賽(sai)的(de)輸(shu)贏(ying)賭(du)博(bo)。瑞(rui)納(na)塔(ta)總(zong)是(shi)選(xuan)擇(ze)具(ju)有(you)目(mu)前(qian)最(zui)好(hao)四(si)分(fen)衛(wei)的(de)隊(dui)伍(wu),而(er)何(he)貝(bei)總(zong)是(shi)選(xuan)擇(ze)地(di)理(li)位(wei)置(zhi)上(shang)更(geng)接(jie)近(jin)他(ta)家(jia)鄉(xiang)的(de)隊(dui)伍(wu)。
何貝斷言底特律雄師將肆虐綠灣包裝工前線(兩支均為美國國家橄欖球聯盟球隊),“他們會將它做成瑞士幹酪!”
我模仿霍莫•辛普森(美國電視動畫《辛普森一家》中主角)的口吻說:“瑞士幹酪。”
瑞納塔指著我說:“有一個家夥可以平息這場紛爭。”她猛烈地在白板上畫草圖,並且記號筆墨水濺到了她的臉頰上。
我說:“哦,橄欖球不是我所擅長的運動。”
何貝說:“橄欖球?夥計,你的思緒快回到辦公室吧。我們完全是在討論散熱問題。”
我說:“哦,我希望聽到一些有趣的東西。這些X和D的符號是什麼意思?”
瑞納塔搶在何貝之前說:“這是我避免心靈感應(Telepathic Port Module)遭受散熱問題的新想法。我們采用PCB作為心靈/光學變壓器(Psychic / Optical Transformer)的散熱器。
瑞納塔是來自塞多納實驗室的結構設計師。她的艱巨任務是組裝HBU,正如她所說的:“將4.54kg的大腦放到一個2.27kg的盒子中。”瑞納塔的父親曾是卡特政府的官員,負責英製單位和公製單位的轉換。
何貝說:“自從她讀了你的書之後,瑞納塔認為她是一個資曆較淺的熱設計專家。”
我說:“所以說你是一個熱設計專家!你為什麼不告訴我關於你散熱器的想法?”
瑞納塔給了我一個類似長途接線員似的勉強微笑。我從網絡上一個散熱論壇中得到了這個想法。這個叫斯派克的家夥說如果你在你的PCB板中加入銅層,你可以將元件的熱阻減少一半!”
何貝點頭表示讚同,“你的Thermal Tip of the Day #142甚至說由元件產生的熱量通過元件引腳進入到PCB板中,所以那是有道理的。”
我不確定地說:“行,那X和D又代表什麼?”
瑞納塔說:“這是另一個名為KirkNSpock的家夥說他在一本雜誌上看到你可以在PCB板上鑽一些孔來提升板子的散熱能力。他說:“增加表麵積或其它一些什麼。所以那就是我想對TPM所做的。在POX周圍增加一些孔。我想要何貝告訴我在哪些位置可以增加孔,從而不會切斷走線。”
我問:“板子上打孔?“我之前從未聽說過。它們是如何有助於元件散熱的?”
何貝說:“woyexiangzhidaoyuanyin。danyinweinagenimingdewangluojiahuozaizazhishangkandaozhegefangfa,tayinggaishizhenshide。tashuotayebuzhidaoqizhongyuanli,dantaxuanchengceshijieguoxianshibanzidekongkeyishiyuanjianwendugengdi。”
瑞納塔說:“我的解釋是空氣通過這些孔,產生湍流,這會強化熱交換的程度。此外,你將所有高溫的功率層暴露在冷空氣中,這也會使整塊PCB板溫度更低。這使我認為孔的尺寸應該是很大,它的直徑應該大約為10~25mm。”
何貝問:“它和美元硬幣中哪一個尺寸相類似?”
我說:“大約像一個便士的尺寸。”
何貝說:“我認為這些孔增加了板子的輻射換熱量。上個月我在理發店的《科學美國》中看到一個洞可以看做一個黑體輻射器。我們想讓板子布滿微小的黑體洞輻射器,所以它們應該是小的孔,直徑尺寸大約為1/16英寸。”
我說:“哇,那不像我的理發店所具有的雜誌。”
瑞納塔說:“suoyiwomenxuyaonilaipingxizhechangzhengduan。womenxiangduizhekuaibanzizengjiayixiekong,congershibanzichengweigenghaodesanreqi。gaosuwomenzhexiekongdechicunduodahebuzhizainalikeyigeiwomendailaizuihaoderexingneng。”
我盯著板子布局好一會兒後說:“為了獲得板子最小的溫升,你應該有一個直徑為1/8英寸的孔,他的位置就在輸入熔斷器的旁邊。”
何貝看著我在板子布局圖中畫的大圓點。他恍然大悟說:“但那個孔正好切到了提供所有板子電功率的走線上!”
我說:“是的,沒有功率就沒有熱量,更沒有溫升。這是唯一板子上鑽孔能減少它溫升的方法。”
瑞納塔嚐試著說:“但增加表麵積…”
我說:“任何比此孔大的孔都會浪費更多的表麵積。”
她說:“但關於增加湍流…”
我解釋說:“除非你將板子與風扇出風成90°角,否則不會有任何空氣流過這些孔,所以它們不會對空氣湍流流動產生任何影響。”
何貝急忙講:“但孔的輻射…”
“duiyufusheshixianfanweineiyouyigediwenbiaomianshixiangdangzhongyaode。nidekongnenggoufushereliangdaoxianglinbanzima?zhexiexianglindebanzijuyouhezuankongbanzixiangtongdewendu。tingqilaijiuxiangnidechangshicongniluguzhongdekongqiangfushechulai。”
何貝哀號著說:“嗨!”他的手下意識地摸索著他的頭頂,似乎為了打開一個孔。
我說讓我們討論一下使用PCB板作為元件散熱器。你猜怎麼著?你沒有任何選擇!瑞納塔,你提到了元件的熱阻。你是否知道他們是如何測量元件結溫和環境之間所謂的熱阻(θ_JA)?元件被焊到一塊4pingfangyingcundeceshibanshang。suoyizaiyuanjianshuomingshuzhongderezuzhiyijingbaokuoleyikuaixiangdangdabanzisanredeyingxiang。dangdianshiguanggaozhongbofangyixiexinkuandedianziwanjushi,yanboyuanzongshizaijieweishuo:“不包括電池。”我認為在元件說明書中靠近θ_JA值附近應該被注明:不包括標準測試板。”
“那na就jiu是shi我wo暗an示shi你ni沒mei有you任ren何he選xuan擇ze的de原yuan因yin。為wei了le得de到dao至zhi少shao和he元yuan件jian說shuo明ming書shu中zhong一yi樣yang好hao的de熱re阻zu值zhi,你ni不bu得de不bu使shi用yong一yi塊kuai至zhi少shao與yu測ce試shi時shi使shi用yong板ban子zi一yi樣yang好hao的dePCB板。”
瑞納塔驚愕地坐在那裏好一會兒,之後問:“我們如何才能知道我們的板子散熱性能比測試時所用板子更好?”
我說:“haowenti,zhegedaanshiniwufazhidao,yinweiyuanjiangongyingshangmeiyougaosunitamendeceshibanshishenmeyangde。takenengshizhihanyoushaoliangxinhaoxiandedancengban。youshiyekenengshijinhanyouxinhaoxiandeshuangmianban。youshitaneibuhuijuyougonglvcenghediceng。banzidehantongliangyueduo,taderekuosanxingnengyuehao。naruheyunidebanzijinxingduibi?”
何貝說:“我們的板子是具有4層功率層和4層地層的16層板子。聽起來它應該散熱更好。”
我說:“可(ke)能(neng)是(shi),也(ye)有(you)可(ke)能(neng)不(bu)是(shi)。歸(gui)根(gen)到(dao)底(di),你(ni)的(de)板(ban)子(zi)上(shang)不(bu)隻(zhi)一(yi)個(ge)元(yuan)件(jian)。如(ru)果(guo)你(ni)的(de)板(ban)子(zi)上(shang)有(you)許(xu)多(duo)高(gao)功(gong)率(lv)元(yuan)件(jian),那(na)麼(me)對(dui)於(yu)內(nei)部(bu)銅(tong)線(xian)而(er)言(yan)就(jiu)沒(mei)有(you)多(duo)少(shao)可(ke)以(yi)散(san)熱(re)的(de)麵(mian)積(ji)。”
何貝咬著他的嘴唇說:“在板子上有12個POX芯片和其它16個高功率元件。”
實驗室內頓時變得鴉雀無聲。
瑞納塔開始去擦白板。她說:“你不喜歡孔的原因僅僅是因為它來自一個網絡論壇嗎?”
我說,“等,等一下!”填滿孔的墨水給了我一個想法。“我想KirkNSpock可能是對的!”
何貝說:“我了解孔的輻射。”
“不,這與輻射或空氣通過孔沒有關係。當那個網絡家夥說通過增加孔可以降低元件溫度,他並不是說孔;他意思是其它形式的孔,那種你經常用來將板子不同層連接起來的孔,你將其成為什麼?”
何貝說:“熱過孔?”
我說:“是的!熱過孔!當然!這些熱過孔連接了布滿銅的板子各個層!這zhe使shi板ban子zi具ju有you更geng好hao的de熱re擴kuo散san性xing。使shi用yong板ban子zi作zuo為wei散san熱re器qi的de一yi個ge問wen題ti是shi絕jue大da多duo數shu元yuan件jian都dou是shi表biao貼tie元yuan件jian。元yuan件jian的de引yin線xian僅jin僅jin與yu板ban子zi頂ding部bu的de信xin號hao層ceng相xiang連lian,在zai這zhe一yi層ceng中zhong幾ji乎hu沒mei有you多duo少shao銅tong。實shi際ji上shang你ni希xi望wang板ban子zi內nei銅tong量liang多duo的de層ceng能neng連lian接jie到dao一yi起qi,但dan由you於yu板ban子zi內nei絕jue緣yuan環huan氧yang層ceng很hen差cha的de導dao熱re性xing,熱re量liang很hen難nan進jin入ru到dao這zhe些xie含han銅tong量liang多duo的de層ceng中zhong。但dan如ru果guo你ni利li用yong熱re過guo孔kong將jiang板ban子zi內nei頂ding層ceng與yu其qi它ta內nei部bu含han銅tong層ceng連lian接jie起qi來lai,板ban子zi內nei的de熱re擴kuo散san會hui得de到dao很hen大da改gai善shan。那na個ge網wang絡luo家jia夥huo是shi對dui的de——zengjiaxuduoreguokongkeyishibanzichengweiyigegenghaodesanreqi。tajinjinyinweishiyongyixiebujingquedeshuyu,shinidexiangfajinrulecuowudeguidao。suoyoudereguokongshikong,danbingbushisuoyoudekongdoushireguokong。”
瑞納塔說:“熱過孔!那下一步建議我該怎麼做!”
何貝說:“把白板先擦幹淨!盡管熱過孔有所幫助。因為板子上有一些固定的孔,所以可能沒有太多空間來容納許多熱過孔。”
我說:“隻要這場紛爭平息,之後,我會去看看橄欖球彩票。”
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