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PCB上的器件熱耦合與散熱解決方案(圖文)

時間:2019-01-21 17:06:02來源:網絡 作者:admin 點擊:
任何散熱解決方案的目標都是確保設備的工作溫度不超過其制造商規定的安全限值。在電子工業中,這個工作溫度被稱為器件的“結溫”。例如,在處理器中,這個術語字

圖5:具有兩個組件的PCB的簡單電阻網絡。

在節點J1,J2處應用能量平衡,b1和b2:

PCB上的器件熱耦合與散熱解決方案

有四個方程和四個未知數:Tj1,Tj2。 Tb1和Tb2。未知數可以通過求解聯立方程來確定。這個簡單的例子表明,通過傳導路徑耦合兩個元件,找到結溫會變得復雜得多。在實際應用中,當遇到具有不同導電平面的多個組件和多個PCB時,情況比上述示例復雜得多,所有導電平面都通過傳導,對流和輻射相互作用。

為了獲得合理的答案,設計師必須使用合理的工程判斷來近似不同組件之間的耦合。這可以通過以下方法實現:

方法1 - 使用控制體積法或電阻網絡模型的分析模型。這種方法需要過度簡化問題;否則解決方案變得非常復雜和不切實際。

方法2 - 在簡化幾何上使用CFD,如Guenin [4] 所述。該方法表明組件的等效表面積為:

PCB上的器件熱耦合與散熱解決方案

其中An是組件的等效占位面積,Pn是組件的功耗,PTotal是總功耗,ATotal是PCB的總表面積。在計算等效占位面積之后,可以使用CFD模擬具有占位面積An和功耗為1瓦的單個元件的簡單PCB。此過程可有效計算電路板溫度與環境溫度(θBA)之間的差值,功耗為1瓦。圖6顯示了一個這樣的元件的CFD模擬,圖7顯示了θBA作為PCB尺寸的函數。圖7可用于通過簡單計算其有效占地面積來確定其他組件的θBA。假設所有組件具有相同的占位面積。

PCB上的器件熱耦合與散熱解決方案

圖6:PCB上單個組件的CFD模擬 

PCB上的器件熱耦合與散熱解決方案

圖7:作為PCB尺寸 4 的函數的ΘBA分布。

《 p》電路板溫度可以計算如下:

PCB上的器件熱耦合與散熱解決方案

結溫可以計算為:

PCB上的器件熱耦合與散熱解決方案

其中ψJB是特征參數。

方法3 - 如果PCB可用,通過實驗測量電路板溫度TB,并使用公式8來查找結溫。同樣,這是近似值,因為器件耦合到PCB的條件可能與JEDEC測試板使用的條件完全不同。

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