唇槍舌戰,PCB散熱到底怎麼回事?
發布時間:2014-11-25 責任編輯:sherryyu
【導讀】關於PCB設計的相關知識,本站上內容足夠大家學習,但是很多內容都是枯燥乏味的。這裏小編以一個辯論會的形式為大家詳細講解關於PCB散熱的相關知識,看看這些家夥是怎麼理解PCB散熱到底是咋回事的?
hebeiheruinatazhenglundeshengyinhenda,yizhiyuworenweitamenzhengzaijinxingganlanqiubisaideshuyingdubo。ruinatazongshixuanzejuyoumuqianzuihaosifenweideduiwu,erhebeizongshixuanzediliweizhishanggengjiejintajiaxiangdeduiwu。
何貝斷言底特律雄師將肆虐綠灣包裝工前線(兩支均為美國國家橄欖球聯盟球隊),“他們會將它做成瑞士幹酪!”
我模仿霍莫•辛普森(美國電視動畫《辛普森一家》中主角)的口吻說:“瑞士幹酪。”
瑞納塔指著我說:“有一個家夥可以平息這場紛爭。”她猛烈地在白板上畫草圖,並且記號筆墨水濺到了她的臉頰上。
我說:“哦,橄欖球不是我所擅長的運動。”
何貝說:“橄欖球?夥計,你的思緒快回到辦公室吧。我們完全是在討論散熱問題。”
我說:“哦,我希望聽到一些有趣的東西。這些X和D的符號是什麼意思?”
瑞納塔搶在何貝之前說:“這是我避免心靈感應(Telepathic Port Module)遭受散熱問題的新想法。我們采用PCB作為心靈/光學變壓器(Psychic / Optical Transformer)的散熱器。
瑞納塔是來自塞多納實驗室的結構設計師。她的艱巨任務是組裝HBU,正如她所說的:“將4.54kg的大腦放到一個2.27kg的盒子中。”瑞納塔的父親曾是卡特政府的官員,負責英製單位和公製單位的轉換。
何貝說:“自從她讀了你的書之後,瑞納塔認為她是一個資曆較淺的熱設計專家。”
我說:“所以說你是一個熱設計專家!你為什麼不告訴我關於你散熱器的想法?”
瑞納塔給了我一個類似長途接線員似的勉強微笑。我從網絡上一個散熱論壇中得到了這個想法。這個叫斯派克的家夥說如果你在你的PCB板中加入銅層,你可以將元件的熱阻減少一半!”
何貝點頭表示讚同,“你的Thermal Tip of the Day #142甚至說由元件產生的熱量通過元件引腳進入到PCB板中,所以那是有道理的。”
我不確定地說:“行,那X和D又代表什麼?”
瑞納塔說:“這是另一個名為KirkNSpock的家夥說他在一本雜誌上看到你可以在PCB板上鑽一些孔來提升板子的散熱能力。他說:“增加表麵積或其它一些什麼。所以那就是我想對TPM所做的。在POX周圍增加一些孔。我想要何貝告訴我在哪些位置可以增加孔,從而不會切斷走線。”
我問:“板子上打孔?“我之前從未聽說過。它們是如何有助於元件散熱的?”
何貝說:“我(wo)也(ye)想(xiang)知(zhi)道(dao)原(yuan)因(yin)。但(dan)因(yin)為(wei)那(na)個(ge)匿(ni)名(ming)的(de)網(wang)絡(luo)家(jia)夥(huo)在(zai)雜(za)誌(zhi)上(shang)看(kan)到(dao)這(zhe)個(ge)方(fang)法(fa),它(ta)應(ying)該(gai)是(shi)真(zhen)實(shi)的(de)。他(ta)說(shuo)他(ta)也(ye)不(bu)知(zhi)道(dao)其(qi)中(zhong)原(yuan)理(li),但(dan)他(ta)宣(xuan)稱(cheng)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)顯(xian)示(shi)板(ban)子(zi)的(de)孔(kong)可(ke)以(yi)使(shi)元(yuan)件(jian)溫(wen)度(du)更(geng)低(di)。”
瑞納塔說:“我的解釋是空氣通過這些孔,產生湍流,這會強化熱交換的程度。此外,你將所有高溫的功率層暴露在冷空氣中,這也會使整塊PCB板溫度更低。這使我認為孔的尺寸應該是很大,它的直徑應該大約為10~25mm。”
何貝問:“它和美元硬幣中哪一個尺寸相類似?”
我說:“大約像一個便士的尺寸。”
何貝說:“我認為這些孔增加了板子的輻射換熱量。上個月我在理發店的《科學美國》中看到一個洞可以看做一個黑體輻射器。我們想讓板子布滿微小的黑體洞輻射器,所以它們應該是小的孔,直徑尺寸大約為1/16英寸。”
我說:“哇,那不像我的理發店所具有的雜誌。”
瑞納塔說:“所suo以yi我wo們men需xu要yao你ni來lai平ping息xi這zhe場chang爭zheng端duan。我wo們men想xiang對dui這zhe塊kuai板ban子zi增zeng加jia一yi些xie孔kong,從cong而er使shi板ban子zi成cheng為wei更geng好hao的de散san熱re器qi。告gao訴su我wo們men這zhe些xie孔kong的de尺chi寸cun多duo大da和he布bu置zhi在zai哪na裏li可ke以yi給gei我wo們men帶dai來lai最zui好hao的de熱re性xing能neng。”
我盯著板子布局好一會兒後說:“為了獲得板子最小的溫升,你應該有一個直徑為1/8英寸的孔,他的位置就在輸入熔斷器的旁邊。”
何貝看著我在板子布局圖中畫的大圓點。他恍然大悟說:“但那個孔正好切到了提供所有板子電功率的走線上!”
我說:“是的,沒有功率就沒有熱量,更沒有溫升。這是唯一板子上鑽孔能減少它溫升的方法。”
瑞納塔嚐試著說:“但增加表麵積…”
我說:“任何比此孔大的孔都會浪費更多的表麵積。”
她說:“但關於增加湍流…”
我解釋說:“除非你將板子與風扇出風成90°角,否則不會有任何空氣流過這些孔,所以它們不會對空氣湍流流動產生任何影響。”
何貝急忙講:“但孔的輻射…”
“對dui於yu輻fu射she視shi線xian範fan圍wei內nei有you一yi個ge低di溫wen表biao麵mian是shi相xiang當dang重zhong要yao的de。你ni的de孔kong能neng夠gou輻fu射she熱re量liang到dao相xiang鄰lin板ban子zi嗎ma?這zhe些xie相xiang鄰lin的de板ban子zi具ju有you和he鑽zuan孔kong板ban子zi相xiang同tong的de溫wen度du。聽ting起qi來lai就jiu像xiang你ni的de常chang識shi從cong你ni顱lu骨gu中zhong的de空kong腔qiang輻fu射she出chu來lai。”
何貝哀號著說:“嗨!”他的手下意識地摸索著他的頭頂,似乎為了打開一個孔。
我說讓我們討論一下使用PCB板作為元件散熱器。你猜怎麼著?你沒有任何選擇!瑞納塔,你提到了元件的熱阻。你是否知道他們是如何測量元件結溫和環境之間所謂的熱阻(θ_JA)?元件被焊到一塊4平(ping)方(fang)英(ying)寸(cun)的(de)測(ce)試(shi)板(ban)上(shang)。所(suo)以(yi)在(zai)元(yuan)件(jian)說(shuo)明(ming)書(shu)中(zhong)的(de)熱(re)阻(zu)值(zhi)已(yi)經(jing)包(bao)括(kuo)了(le)一(yi)塊(kuai)相(xiang)當(dang)大(da)板(ban)子(zi)散(san)熱(re)的(de)影(ying)響(xiang)。當(dang)電(dian)視(shi)廣(guang)告(gao)中(zhong)播(bo)放(fang)一(yi)些(xie)新(xin)款(kuan)的(de)電(dian)子(zi)玩(wan)具(ju)時(shi),演(yan)播(bo)員(yuan)總(zong)是(shi)在(zai)結(jie)尾(wei)說(shuo):“不包括電池。”我認為在元件說明書中靠近θ_JA值附近應該被注明:不包括標準測試板。”
“那(na)就(jiu)是(shi)我(wo)暗(an)示(shi)你(ni)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)選(xuan)擇(ze)的(de)原(yuan)因(yin)。為(wei)了(le)得(de)到(dao)至(zhi)少(shao)和(he)元(yuan)件(jian)說(shuo)明(ming)書(shu)中(zhong)一(yi)樣(yang)好(hao)的(de)熱(re)阻(zu)值(zhi),你(ni)不(bu)得(de)不(bu)使(shi)用(yong)一(yi)塊(kuai)至(zhi)少(shao)與(yu)測(ce)試(shi)時(shi)使(shi)用(yong)板(ban)子(zi)一(yi)樣(yang)好(hao)的(de)PCB板。”
瑞納塔驚愕地坐在那裏好一會兒,之後問:“我們如何才能知道我們的板子散熱性能比測試時所用板子更好?”
我說:“好(hao)問(wen)題(ti),這(zhe)個(ge)答(da)案(an)是(shi)你(ni)無(wu)法(fa)知(zhi)道(dao),因(yin)為(wei)元(yuan)件(jian)供(gong)應(ying)商(shang)沒(mei)有(you)告(gao)訴(su)你(ni)他(ta)們(men)的(de)測(ce)試(shi)板(ban)是(shi)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)。它(ta)可(ke)能(neng)是(shi)隻(zhi)含(han)有(you)少(shao)量(liang)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)單(dan)層(ceng)板(ban)。有(you)時(shi)也(ye)可(ke)能(neng)是(shi)僅(jin)含(han)有(you)信(xin)號(hao)線(xian)的(de)雙(shuang)麵(mian)板(ban)。有(you)時(shi)它(ta)內(nei)部(bu)會(hui)具(ju)有(you)功(gong)率(lv)層(ceng)和(he)地(di)層(ceng)。板(ban)子(zi)的(de)含(han)銅(tong)量(liang)越(yue)多(duo),它(ta)的(de)熱(re)擴(kuo)散(san)性(xing)能(neng)越(yue)好(hao)。那(na)如(ru)何(he)與(yu)你(ni)的(de)板(ban)子(zi)進(jin)行(xing)對(dui)比(bi)?”
何貝說:“我們的板子是具有4層功率層和4層地層的16層板子。聽起來它應該散熱更好。”
我說:“可(ke)能(neng)是(shi),也(ye)有(you)可(ke)能(neng)不(bu)是(shi)。歸(gui)根(gen)到(dao)底(di),你(ni)的(de)板(ban)子(zi)上(shang)不(bu)隻(zhi)一(yi)個(ge)元(yuan)件(jian)。如(ru)果(guo)你(ni)的(de)板(ban)子(zi)上(shang)有(you)許(xu)多(duo)高(gao)功(gong)率(lv)元(yuan)件(jian),那(na)麼(me)對(dui)於(yu)內(nei)部(bu)銅(tong)線(xian)而(er)言(yan)就(jiu)沒(mei)有(you)多(duo)少(shao)可(ke)以(yi)散(san)熱(re)的(de)麵(mian)積(ji)。”
何貝咬著他的嘴唇說:“在板子上有12個POX芯片和其它16個高功率元件。”
實驗室內頓時變得鴉雀無聲。
瑞納塔開始去擦白板。她說:“你不喜歡孔的原因僅僅是因為它來自一個網絡論壇嗎?”
我說,“等,等一下!”填滿孔的墨水給了我一個想法。“我想KirkNSpock可能是對的!”
何貝說:“我了解孔的輻射。”
“不,這與輻射或空氣通過孔沒有關係。當那個網絡家夥說通過增加孔可以降低元件溫度,他並不是說孔;他意思是其它形式的孔,那種你經常用來將板子不同層連接起來的孔,你將其成為什麼?”
何貝說:“熱過孔?”
我說:“是的!熱過孔!當然!這些熱過孔連接了布滿銅的板子各個層!這zhe使shi板ban子zi具ju有you更geng好hao的de熱re擴kuo散san性xing。使shi用yong板ban子zi作zuo為wei散san熱re器qi的de一yi個ge問wen題ti是shi絕jue大da多duo數shu元yuan件jian都dou是shi表biao貼tie元yuan件jian。元yuan件jian的de引yin線xian僅jin僅jin與yu板ban子zi頂ding部bu的de信xin號hao層ceng相xiang連lian,在zai這zhe一yi層ceng中zhong幾ji乎hu沒mei有you多duo少shao銅tong。實shi際ji上shang你ni希xi望wang板ban子zi內nei銅tong量liang多duo的de層ceng能neng連lian接jie到dao一yi起qi,但dan由you於yu板ban子zi內nei絕jue緣yuan環huan氧yang層ceng很hen差cha的de導dao熱re性xing,熱re量liang很hen難nan進jin入ru到dao這zhe些xie含han銅tong量liang多duo的de層ceng中zhong。但dan如ru果guo你ni利li用yong熱re過guo孔kong將jiang板ban子zi內nei頂ding層ceng與yu其qi它ta內nei部bu含han銅tong層ceng連lian接jie起qi來lai,板ban子zi內nei的de熱re擴kuo散san會hui得de到dao很hen大da改gai善shan。那na個ge網wang絡luo家jia夥huo是shi對dui的de——增zeng加jia許xu多duo熱re過guo孔kong可ke以yi使shi板ban子zi成cheng為wei一yi個ge更geng好hao的de散san熱re器qi。他ta僅jin僅jin因yin為wei使shi用yong一yi些xie不bu精jing確que的de術shu語yu,使shi你ni的de想xiang法fa進jin入ru了le錯cuo誤wu的de軌gui道dao。所suo有you的de熱re過guo孔kong是shi孔kong,但dan並bing不bu是shi所suo有you的de孔kong都dou是shi熱re過guo孔kong。”
瑞納塔說:“熱過孔!那下一步建議我該怎麼做!”
何貝說:“把白板先擦幹淨!盡管熱過孔有所幫助。因為板子上有一些固定的孔,所以可能沒有太多空間來容納許多熱過孔。”
我說:“隻要這場紛爭平息,之後,我會去看看橄欖球彩票。”
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 2026藍牙亞洲大會暨展覽在深啟幕
- 新市場與新場景推動嵌入式係統研發走向統一開發平台
- 維智捷發布中國願景
- 2秒啟動係統 • 資源受限下HMI最優解,米爾RK3506開發板× LVGL Demo演示
- H橋降壓-升壓電路中的交替控製與帶寬優化
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
接口IC
介質電容
介質諧振器
金屬膜電阻
晶體濾波器
晶體諧振器
晶體振蕩器
晶閘管
精密電阻
精密工具
景佑能源
聚合物電容
君耀電子
開發工具
開關
開關電源
開關電源電路
開關二極管
開關三極管
科通
可變電容
可調電感
可控矽
空心線圈
控製變壓器
控製模塊
藍牙
藍牙4.0
藍牙模塊
浪湧保護器


