PCB 설계에서 전자 부품은 전류가 통과 할 때 열을 생성하며, 이는 전력, 전기 장비 특성 및 회로 설계와 같은 요소에 따라 다릅니다. 일부 회로는 추가 냉각없이 작동 할 수 있지만 특정 상황에서는 방열판, 냉각 팬 또는 여러 메커니즘의 조합이 필요할 수 있습니다.
회로 보드를 설계 할 때 다음과 같은 문제를 고려해야합니다.
1. 성능 데이터 및 구성 요소 크기 : 회로 보드를 설계 할 때 열을 더 잘 관리하려면 성능 데이터 및 구성 요소 크기를 고려해야합니다.
2. 주 열 소산 성분 : 어떤 구성 요소가 더 많은 열을 생성하고 최적의 열 소산 메커니즘을 결정하는 것이 일반적으로 제조업체의 데이터 시트를 통해 얻을 수 있습니다.
3. PCB 크기 : PCB의 크기는 열 소산 성능에 직접적인 영향을 미치며 신중하게 고려해야합니다.
4. PCB 구성 요소, 레이아웃 및 배치 : PCB 구성 요소의 재료, 레이아웃 및 배치는 열 소산 성능에 큰 영향을 미칩니다.
5. 주변 장치의 배치 : 주변 장치의 위치를 합리적으로 배열하면 전반적인 열 소산 효과를 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
6. 애플리케이션 환경 온도 : 다양한 환경 조건에서 회로 보드가 제대로 작동 할 수 있도록 응용 프로그램 환경의 온도를 고려하십시오.
7. 열 소산 : 회로 보드가 소산 해야하는 특정 열량을 결정하십시오.
8. 적절한 냉각 방법 : 냉각 팬, 방열판 등과 같은 실제 요구에 따라 적절한 냉각 방법을 선택하십시오.
가장 좋은 방법은 운영 환경에 따라 구성 요소 수준에서 온도를 최적화하는 것입니다.
냉각 메커니즘을 결정할 때 고려해야 할 요소 :
고려해야 할 요소에는 반도체 성능 및 열 소산 특성이 포함되며, 일반적으로 제조업체의 데이터 시트 또는 기술 사양에 포함됩니다.
PCB의 경우, 자연 대류 냉각은 열 소산이 낮은 상황에 적합한 반면, 많은 양의 열산이 필요한 PCB는 방열판, 열 파이프, 팬, 조밀 한 구리 호일 또는 여러 냉각 기술의 조합을 사용해야합니다.
PCB의 열 문제를 식별하는 방법은 무엇입니까?
설계자는 다양한 기술을 사용하여 열 분석 도구, 육안 검사 및 적외선 카메라 사용을 포함하여 잠재적 인 문제를 식별 할 수 있습니다.
육안 검사 :
육안 검사는 구성 요소, 건조 접촉, 아크 등에 과열, 연소 또는 부분 손상의 징후를 검색하는 편리한 방법입니다. 가시적 인 징후에는 부풀어 오른 구성 요소, 번트 구성 요소 및 회로 보드의 변색 된 영역이 포함됩니다. 시각적 분석 외에도 화상 회로 보드의 냄새는 가열 문제의 존재를 나타낼 수 있습니다.
열 분석 :
열 분석을 수행함으로써 우리는 다양한 온도와 조건에서 전자 부품 및 회로 보드의 성능을 이해할 수 있습니다. 이 분석은 설계자가 회로에서 열이 생성되고 전달되는 방법을 이해하는 데 도움이됩니다. 그런 다음 디자이너는 이러한 분석 및 시뮬레이션의 결과를 사용하여 기술을 향상시키고 열 제어 및 관리를위한 더 나은 방법을 설계 할 수 있습니다.
적외선 열 이미지 사용 :
적외선 열 이미 저는 작동 중에 회로 보드의 온도 분포를 감지하고 육안으로 보이지 않는 과열 조건을 식별하는 데 사용될 수 있습니다. 과열 영역을 표시하는 것 외에도 적외선 열 이미 저는 때때로 원래 구성 요소와 다른 열 특성을 갖는 위조 또는 결함 구성 요소를 식별 할 수 있습니다.
회로 보드에서 열을 소산하는 방법은 무엇입니까?
일반적인 방법으로는 방열판, 냉각 팬, 히트 파이프 및 두꺼운 구리 층이 있습니다. 일반적으로 더 많은 열을 생성하는 회로에는 여러 기술의 조합이 필요합니다. 예를 들어, 랩톱의 프로세서와 디스플레이 칩을 냉각하려면 일반적으로 방열판, 히트 파이프 및 팬의 조합이 필요합니다.
핀 및 냉각 팬
방열판은 표면적이 큰 열전 전도성 금속 성분이며, 일반적으로 전력 트랜지스터 및 스위칭 장치와 같은 구성 요소에 설치되어 있습니다. 방열판은 성분에서 주변 영역으로 열을 전달합니다. 냉각 팬을 추가하면 특히 고전류 전원 공급 장치의 경우 열을 더 빨리 소산하는 데 도움이됩니다.
히트 파이프
열 파이프는 제한된 공간에서 소형 설치에 적합합니다. 이 튜브는 신뢰할 수 있고 비용 효율적인 수동 열 전달을 제공합니다. 장점으로는 진동이없는 작동, 우수한 열전도율, 유지 보수 비용이 낮고 이동 부품이 없으므로 조용한 작동이 발생합니다. 전형적인 열 파이프에는 소량의 질소, 물, 아세톤 또는 암모니아가 포함되어 있습니다. 이 액체는 열을 흡수하는 데 도움이 된 다음 파이프 라인을 따라 전파되는 증기를 방출합니다. 파이프 라인에는 응축기가 있으며 증기가 통과 될 때 다시 액체 형태로 회복되고주기가 다시 시작됩니다.
핫 홀 어레이
또 다른 방법은 열 소스를 특별히 설계된 구조를 통해 방열판에 연결하는 것입니다. 이 열 소매에는 두 개의 접촉 표면 사이에 위치한 열 vias라는 일련의 통과 구멍이 포함되어 있습니다. 이 설계에서는 열원과 라디에이터가 열 전달을 위해 최소 저항 지점에 연결되도록하는 것이 중요합니다. 열원 근처에 도금 구멍을 추가함으로써, 열 임피던스를 효과적으로 감소시킬 수 있고 회로의 주요 부분의 열산 성능을 향상시킬 수있다.
그러나이 설계는 회로 보드의 무게를 증가시키고 일정량의 공간을 차지할 수 있으며 제조 난이도와 비용을 증가시킬 수 있습니다. 도금 구멍이없는 소매와 비교하여,이 도금 구멍은 자체 위치에 매우 가까운 온도 차이 만 생성합니다. 엔지니어링 설계에서는 열 소산과 성능 사이의 최상의 균형을 달성하기 위해 이러한 요소를 종합적으로 고려해야합니다.
왼쪽에는 통로가없는 쉘이 있습니다 오른쪽에는 25를 통해 구멍이있는 케이싱이 있습니다.
두꺼운 구리선
더 많은 구리를 사용하면 더 큰 표면적을 제공하여 열을 분배하고 소산하는 데 도움이됩니다. 이 유형의 회로 보드는 고전력 응용 프로그램에 적합합니다.
이 방법들은 설계자가 특정 응용 프로그램 요구 사항에 따라 가장 적합한 열 관리 기술을 선택할 수있는 다양한 접근 방식을 제공합니다.