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组件放置和材料选择等PCB高温的原因

 Amos Kingatua 2019-09-24

印刷电路板(PCB)上过热会导致设计不良、零件和材料选择错误、元件放置错误以及热量管理效率低下。由此产生的高温会对功能、组件和电路板本身产生负面影响。在许多应用中,高温的影响可以忽略不计,但在高性能设计中,它可能很重要。nqx电子头条

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因此,适当的热管理是电子工程的一个重要方面。热管理的集成方法包括从组件到物理板系统和操作环境的所有方面。当今电子电路中元件密度的增加可能导致热问题。此外,PCB设计缺陷和无效的冷却技术可能导致不可接受的高温。本文将了解电路板过热的一些主要原因。nqx电子头条

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组件放置不正确nqx电子头条

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一些高功率设备需要具有适当气流的位置(自然的或强制的)以将热量传递出去。因此,这些应放置在有通风口或良好气流的位置。nqx电子头条

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如果没有适当的气流和散热,PCB将保持大部分热量,这将导致温度逐渐升高,导致电路性能不佳或损坏。此外,请记住,如果敏感组件放置在发出大量热量的组件附近,则会受到热应力。nqx电子头条

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带散热风扇的散热器。图片由Fischer Elektronik提供nqx电子头条

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功率晶体管等高功率元件可在PCB上产生热点。但通过适当的散热和自然或强制冷却,可以将温度保持在安全范围内。nqx电子头条

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环境和外部热因素nqx电子头条

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如果在设计过程中未考虑目标环境中的条件,当PCB用于极端温度区域时,可能会使部件暴露在热应力下。nqx电子头条

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制造商提供在一定温度范围内适用的规范。例如,通常在20℃的温度下引用电阻值。重要的是要记住,电阻、电容器和半导体等元件的参数会随温度而变化。另外,制造商通常提供热降额曲线,其指定与诸如环境温度或气流的参数变化相关的安全功率或电流。nqx电子头条

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电源模块CSD87353Q5D的降容曲线,垂直安装的PCB:图像由德州仪器公司提供nqx电子头条

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错误的组件和材料选择nqx电子头条

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在组件选择期间未遵循建议的准则可能会导致散热问题。研究数据表并考虑与功耗、热阻、温度限制和冷却技术相关的所有相关信息非常重要。此外,请确保选择适合应用的额定功率。一个容易犯的错误就是重复使用相同的电阻(可能因为相应的元件已经在你的CAD库中),尽管某些应用可能需要更高的额定功率。对电阻进行快速功率计算,并确保额定值明显高于最大预期功耗。 nqx电子头条

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另一个重要问题是PCB介电材料的选择。印刷电路板本身必须能够承受最恶劣情况的热条件。nqx电子头条

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PCB设计和制造不良nqx电子头条

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不良的布局和制造工艺可能导致PCB热问题。不正确的焊接可能会阻碍散热,并且迹线宽度或铜面积不足会导致温度升高问题。nqx电子头条

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结论nqx电子头条

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为了防止散热问题,设计人员必须减少散热,并在自然冷却不足时使用额外的移除技术。生产热优化设计需要注意元件规格、PCB布局、PCB介电材料和环境条件。 nqx电子头条