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PCB上的器件热耦合与散热解决方案(图文)

时间:2019-01-21 17:06:02来源:网络 作者:admin 点击:
任何散热解决方案的目标都是确保设备的工作温度不超过其制造商规定的安全限值。在电子工业中,这个工作温度被称为器件的“结温”。例如,在处理器中,这个术语字

图5:具有两个组件的PCB的简单电阻网络。

在节点J1,J2处应用能量平衡,b1和b2:

有四个方程和四个未知数:Tj1,Tj2。 Tb1和Tb2。未知数可以通过求解联立方程来确定。这个简单的例子表明,通过传导路径耦合两个元件,找到结温会变得复杂得多。在实际应用中,当遇到具有不同导电平面的多个组件和多个PCB时,情况比上述示例复杂得多,所有导电平面都通过传导,对流和辐射相互作用。

为了获得合理的答案,设计师必须使用合理的工程判断来近似不同组件之间的耦合。这可以通过以下方法实现:

方法1 - 使用控制体积法或电阻网络模型的分析模型。这种方法需要过度简化问题;否则解决方案变得非常复杂和不切实际。

方法2 - 在简化几何上使用CFD,如Guenin [4] 所述。该方法表明组件的等效表面积为:

其中An是组件的等效占位面积,Pn是组件的功耗,PTotal是总功耗,ATotal是PCB的总表面积。在计算等效占位面积之后,可以使用CFD模拟具有占位面积An和功耗为1瓦的单个元件的简单PCB。此过程可有效计算电路板温度与环境温度(θBA)之间的差值,功耗为1瓦。图6显示了一个这样的元件的CFD模拟,图7显示了θBA作为PCB尺寸的函数。图7可用于通过简单计算其有效占地面积来确定其他组件的θBA。假设所有组件具有相同的占位面积。

图6:PCB上单个组件的CFD模拟 

图7:作为PCB尺寸 4 的函数的ΘBA分布。

《 p》电路板温度可以计算如下:

结温可以计算为:

其中ψJB是特征参数。

方法3 - 如果PCB可用,通过实验测量电路板温度TB,并使用公式8来查找结温。同样,这是近似值,因为器件耦合到PCB的条件可能与JEDEC测试板使用的条件完全不同。

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