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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