三种关键的PCB散热技术

2021-01-19

选择PCB的设计和布局，以防止热量在某些區(qū)域积聚，随着时间的流逝，这可(kě)能(néng)会导致灾难性故障，甚至可(kě)能(néng)造成伤害。即使没有(yǒu)人受伤，过多(duō)的热量也会影响性能(néng)并损坏组件。因此，这是每个设计人员都应该了解并积极致力于控制其電(diàn)路设计的主题。

為(wèi)什么PCB散热技术很(hěn)重要

 

热量过多(duō)会损坏PCB上的電(diàn)子设备。

需要更多(duō)功率才能(néng)工作的電(diàn)子设备会产生更多(duō)的热量，这不足為(wèi)奇。当负载電(diàn)流增加时，電(diàn)压调节器，微控制器和功率晶體(tǐ)管等组件都会发热。这些只是几个示例，但还有(yǒu)更多(duō)示例。 

老式手机往往会在简短的对话中升温。从筆(bǐ)记本電(diàn)脑的主板上卸下冷却风扇，您很(hěn)快就可(kě)以在CPU上煎鸡蛋了。而且，如果将这些電(diàn)子设备放置在外壳中，则热量几乎会增加一倍。  

所有(yǒu)電(diàn)子元件都可(kě)以在有(yǒu)限的温度范围内运行。如果周围温度超过上限，则组件可(kě)能(néng)会损坏。即使它没有(yǒu)破裂，过多(duō)的热量也会对组件的性能(néng)产生负面影响。例如，与室温相比，MCU在高温下将消耗更多(duō)功率。

電(diàn)子元器件長(cháng)时间暴露在高温下会缩短其使用(yòng)寿命。通常，升高10°C会使電(diàn)子产品的寿命缩短一半。如果您对PCB散热技术的使用(yòng)不满意，很(hěn)快就会遇到与组件过早失效有(yǒu)关的问题。 

常见的PCB散热技术

 

QFN组件的散热孔阵列。

随着電(diàn)子产品变得越来越强大而PCB变得越来越小(xiǎo)，散热技术比以往任何时候都更加重要。以下是一些行之有(yǒu)效的技术： 

1.热过孔阵列

您可(kě)以通过在铜填充區(qū)域上合并散热孔阵列，将PCB变成板载散热器，如上所示。这样做的想法是使热量从元件流到铜區(qū)域，并通过通孔中的空气进行散热。通常，散热孔阵列用(yòng)于带有(yǒu)散热垫的電(diàn)源管理(lǐ)模块和组件。 

在实施散热孔阵列时，请记住，散热孔必须具有(yǒu)较大的直径（在0.1毫米左右），以有(yǒu)效地散热。同样，确保通孔不是散热垫，而是填充孔，这些孔在所有(yǒu)侧面都连接到铜區(qū)域。增加散热孔的数量进一步有(yǒu)助于散热。

2.使用(yòng)更宽的迹線(xiàn)

传导高電(diàn)流的铜走線(xiàn)会积聚热量。因此，重要的是增加迹線(xiàn)的宽度，以最大程度地散热到空气中。这样做还可(kě)以降低走線(xiàn)的热阻并减少热点。 

3.使用(yòng)散热器和冷却风扇

如果PCB产生的热量超过合理(lǐ)散发的热量，那么诸如热导通孔阵列之类的无源散热技术可(kě)能(néng)还不够。在这种情况下，您需要在设计中包括散热器和风扇。

散热器附着在产生热量最多(duō)的组件上，通常是稳压器，CPU，MCU和功率晶體(tǐ)管。散热器要么拧在PCB上，要么暴露在空气中。在封闭式设计中，安装了冷却风扇以将热空气排入环境。 

最大限度地减少热量对PCB的影响

 

将发热组件放在PCB边缘附近。

既然您已经掌握了这些策略，那么您就需要制定策略来执行它们。首先，理(lǐ)想的是在PCB上分(fēn)离发热组件和热敏组件。这样，您就可(kě)以将散热工作集中到特定區(qū)域。它还可(kě)以防止热量向热敏元件蔓延。

如果垂直安装PCB，则当热空气上升时，发热组件应放在顶部。而且，应将组件朝PCB的边缘放置，以减少进入环境的散热路径。