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Pcbthermal Design Requirements For Component Layout

Auth:亿配芯城 Date:2019/11/18 Source:www.yibeiic.com Visit:35 Related Key Words: PCB Component layout
Components inPCBThe arrangement on the following should follow certain rules。A lot of practical experience shows,Use reasonable component arrangement,Can be effectively reducedPCBTemperature rise,Thereby making components andPCBThe failure rate is significantly reduced。
 
1

Components should be installed in the best natural heat dissipation position,Keep the heat transfer path as short as possible。Same blockPCBThe components on the top should be arranged as far as possible according to their heat generation and heat dissipation.,Components with low heat generation or poor heat resistance(Small signal transistor、Small scale integrated circuit、Electrolytic capacitors, etc.)Placed on the most upstream of the cooling airflow(Entrance),High heat or heat resistant components(Power transistor、Large scale integrated circuits, etc.)Placed at the bottom of the cooling airflow。The lateral direction of the component mounting direction is parallel to the wind direction,To facilitate heat convection。

 

2

Heated components should be placed as much as possiblePCBAbove,Should be on the airflow path when conditions permit。Large integrated circuit chip,Generally placed as much as possible in the mainPCBon,The purpose is to avoid overheating the bottom case;If placed in the mainPCBunder,Then you need to keep a certain space between the chip and the bottom case.,This can make full use of the gas flow cooling。

 

3

For switching power supplies with free convection air cooling,Component heat flow channel should be short、Large cross-sectional area,通道中无绝热或隔热物。对于采用强制空气冷却的开关电源,最好是将功率器件(或其他元器件)按照横长方式排列,以使传热横截面尽可能的大。

 

4

PCB的热容量应均匀分布,不要把大功耗元器件集中布放。发热量大的元器件应分散安装,若无法避免,则要把矮的元器件放在气流的上游,并保证足够的冷却风量流经热耗集中区。冷却气流流速不大时,元器件按叉排方式排列,以提高气流紊流程度,增加散热效果。

 

5

元器件在PCB上竖立排放、发热元器件不安装在机壳上时,元器件与机壳之间的距离应大于35~40cm。在水平方向上,大功率器件尽量靠近PCB边缘布置,以便缩短传热路径;在垂直方向上,大功率器件尽量靠近PCB上方布置,以便减少它们工作时对其他元器件的影响。

 

6

在元器件布局时应考虑到对周围热辐射的影响,对热敏感的元器件(含半导体器件)应远离热源或将其隔离。对于温度高于30℃的热源,一般要求在自然冷却条件下,元器件离热源距离不小于4mm。对温度比较敏感的元器件最好安置在温度最低的区域(如底部),不要将它放在发热元器件的正上方。多个元器件最好在水平面上交错布局。

 

7

开关电源PCB的散热主要依靠空气流动,所以在设计时要研究空气流动路径,合理配置元器件或PCB。空气流动时总是趋向于阻力小的地方,所以在PCB上配置元器件时,要避免在某个区域留有较大的空域。在配置多块PCB时也应注意这一问题。

 

8

在有通风口的壳体内部,元器件布局应服从空气流动方向,即进风口→放大电路→逻辑电路→敏感电路→击穿电路→小功率电阻电路→有发热元器件的电路→出风口,构成良好的散热通道。发热元器件要在机壳上方,热敏元器件在机壳下方,应利用金属壳体作为散热装置。可以考虑把发热高、辐射大的元器件专门设计安装在一块PCB上。

 

9

设计上保证元器件工作热环境的稳定性,以减轻热循环与冲击而引起的温度应力变化。温度变化率不超过1℃/min,温度变化范围不超过20℃,此指标要求可根据所设计开关电源的特性进行调整。

 

10

元器件的冷却剂及冷却方法应与所选冷却系统及元器件相适应,不能因此产生化学反应或电解腐蚀。

 

11
冷却系统的电功率一般为所需冷却热功率的3%~6%。冷却时,气流中含有水分、温差过大,会产生凝露或附着。水分及其他污染物等会导致电气短路、电气间隙减小或发生腐蚀,对此应采取的措施如下。
 
  • 冷却前后温差不要过大。
  • 温差过大会产生凝露的部位,水分不应造成堵塞或积水;如果有积水,积水部位的材料不能发生腐蚀。
  • 对裸露的导电金属加热缩套管或其他遮挡绝缘措施。

 

12

电容器(液态介质)应远离热源。在进行PCB的布局过程中,各个元器件之间、集成电路芯片之间或元器件与芯片之间应该尽可能地保留空间,目的是利于通风和散热。

 

13

在规则容许之下,散热部件与需要进行散热的元器件之间的接触压力应尽可能大,同时确认两个接触面之间完全接触。

 

14

对于采用热管的散热方案,应尽量加大和热管接触的面积,以利于发热元器件和集成电路芯片等的热传导。空间的紊流一般会对电路产生有重要影响的高频噪声,应避免其产生。

 

15

当PCB中发热元器件量较少时(少于3个),可在发热元器件上加散热器或导热管;如果当温度还不能降下来,可采用带风扇的散热器,以增强散热效果。当发热元器件量较多时(多于3个),可采用大的散热罩(板),它是按PCB上发热元器件的位置和高低而定制的专用散热器,或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元器件高低位置,将散热罩整体扣在元器件面上,与每个元器件接触而散热。但由于元器件装焊时高低一致性差,散热效果并不好,通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。

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