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電源適配器元器件布局設(shè)計(jì)

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電源適配器元器件布局設(shè)計(jì)

大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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。在布局的時(shí)候要考慮哪些呢,又要遵循哪些原則呢?在元器件布局設(shè)計(jì)時(shí),保證散熱通道暢通的具體措施有以下幾個(gè)。
(1)充分利用元器件布局、銅皮、開窗及散熱孔等方法,建立合理有效的低熱阻通道,保證熱量順利導(dǎo)出PCB。
(2)設(shè)置散熱通孔。設(shè)計(jì)一些散熱通孔和盲孔,可以有效地提高散熱面積和減少熱阻,提高PCB的功率密度。例如,在元器件的焊盤上設(shè)立導(dǎo)通孔,在PCB生產(chǎn)過程中用焊錫將其填充,使導(dǎo)熱能力提高。電路工作時(shí)產(chǎn)生的熱量能通過通孔或盲孔迅速地傳至金屬散熱層或背面設(shè)置的銅箔散發(fā)掉。在一些特定情況下,專門設(shè)計(jì)和采用了有散熱層的PCB,散熱材料一般為銅、鉬等材料。
(3)交錯(cuò)分散排列。在進(jìn)行元器件布局時(shí),應(yīng)將發(fā)熱元器件與一般元器件及對溫度敏感的元器件區(qū)分開。發(fā)熱元器件應(yīng)錯(cuò)開分散排列,周圍應(yīng)留有足夠的散熱氣體流動通道。這與通常布局時(shí)的整齊劃一排列恰好相反,這有利于改善散熱效果。
(4)當(dāng)熱性能不同的元器件混合安裝時(shí),最好將發(fā)熱量大的元器件安裝在下風(fēng)處,發(fā)熱量小的元器件安裝在上風(fēng)處。這樣耐熱性差的元器件會處在發(fā)熱元器件散熱的路徑上,其結(jié)果是耐熱性差的元器件不處于較高溫度處。
(5)強(qiáng)迫通風(fēng)與自然通風(fēng)的方向要一致,附加的PCB子板、元器件風(fēng)道與通風(fēng)方向一致。對可能存在散熱問題的元器件和集成電路芯片等來說,應(yīng)盡量保留足夠的放置改善方案的空間,目的是為了放置金屬散熱片。
(6)PCB的散熱主要依靠空氣流動,所以在設(shè)計(jì)時(shí)要研究空氣流動路徑,合理配置元器件或PCB??諝饬鲃訒r(shí)總是趨向于阻力小的地方,所以在PCB上配置元器件時(shí),要避免在某個(gè)區(qū)域留有較大的空域。在為多塊PCB配置元器件時(shí)也應(yīng)注意同樣的問題。
(7)盡可能地使進(jìn)氣與排氣有足夠的距離。對能夠產(chǎn)生高熱量的元器件和集成電路芯片等來說,應(yīng)把它們放在出風(fēng)口或利于對流的位置。
(8)發(fā)熱量較大或電流較大的元器件不要放置在PCB的角落和四周邊緣,只要有可能應(yīng)安裝于散熱器上,遠(yuǎn)離其他元器件,并保證散熱通道通暢。
(9)盡可能地利用金屬殼體或底盤散熱。對PCB中的較高元器件來說,設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮將它們放置在通風(fēng)口處,但是一定要注意不要阻擋風(fēng)路。對于PCB中熱量較大的元器件、集成電路芯片及散熱元器件等,應(yīng)盡量將它們靠近PCB的邊緣,以降低熱阻。
(10)使用導(dǎo)熱材料。為了減少熱傳導(dǎo)過程的熱阻,在高功耗元器件與基材的接觸面上使用導(dǎo)熱材料,以提高熱傳導(dǎo)效率。
(11)改善工藝方法。一些雙面裝有元器件的區(qū)域容易引起局部高溫,為了改善散熱條件,可以在焊膏中摻入少量的細(xì)小銅料,再流焊后在元器件下方焊點(diǎn)就有一定的高度,使元器件與PCB間的間隙增大,增加了對流散熱。

2)PCB熱設(shè)計(jì)對PCB布線的要求
(1)根據(jù)元器件電流密度規(guī)劃最小通道寬度,特別注意接合點(diǎn)處的通道布線。
(2)大電流線條盡量表面化,在不能滿足要求的條件下,可考慮采用匯流排。
(3)在采用表面大面積銅箔可保證的情況下,出于經(jīng)濟(jì)性考慮可不采用附加散熱器。
(4)根據(jù)元器件功耗、環(huán)境溫度及允許最大結(jié)溫來計(jì)算合適的表面散熱銅箔面積,保證原則是Tj≤(0.5~0.8)Tjmax。
(5)要盡量降低接觸面的熱阻,為此應(yīng)加大熱傳導(dǎo)面積。接觸平面應(yīng)平整、光滑,必要時(shí)可涂覆導(dǎo)熱硅脂。
(6)熱應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)考慮應(yīng)力平衡措施并加粗線條。
(7)散熱銅皮需采用開窗法,以消除熱應(yīng)力。
(8)對PCB上的接地安裝孔采用較大焊盤,并充分利用安裝螺栓和PCB表面的銅箔進(jìn)行散熱。
(9)盡可能多地安放金屬化過孔,且孔徑、盤面盡量大,依靠過孔幫助散熱。
(10)為了保證PCB中的透錫性良好,對于大面積銅箔上的元器件焊盤,要求采用隔熱帶與焊盤相連,而對于需要通過5A以上大電流的焊盤,不能采用隔熱焊盤。
(11)為了避免元器件回流焊接后出現(xiàn)偏位或立碑等現(xiàn)象,對于0805或0805以下封裝的元器件兩端,焊盤應(yīng)該保證散熱對稱性,焊盤與印制導(dǎo)線的連接部分的寬度一般不超過0.3mm。
設(shè)計(jì)在不同階段需要進(jìn)行不同的格點(diǎn)設(shè)置,在布局階段可以采用大格點(diǎn)進(jìn)行器件布局;

對于IC、非定位接插件等大器件,可以選用50~100mil的格點(diǎn)精度進(jìn)行布局,而對于電阻電容和電感等無源小器件,可采用25mil的格點(diǎn)進(jìn)行布局。大格點(diǎn)的精度有利于器件的對齊和布局的美觀。

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| 發(fā)布時(shí)間:2019.06.22    來源:電源適配器廠家
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