本文讨论PCB上高温导致故障和电路板本身损坏的主要原因。
印刷电路板(PCB)上的过热会导致设计不良,部件不正确材料选择,错误的元件放置和低效的热管理。
由此产生的高温会对功能,元件和电路板本身产生负面影响。在许多应用中,高温的影响可以忽略不计,但在高性能设计中,它可能很重要。
因此,适当的热管理是电气工程的一个重要方面。热量管理的集成方法包括从组件级别到物理板系统和操作环境一直关注所有事项。
当今电子电路中元件密度的增加可能导致热问题。此外,PCB设计缺陷和无效的冷却技术会导致不可接受的高温。
在本文中,我们将了解电路板过热的主要原因。
组件放置不正确
某些高功率设备需要具有适当气流的位置(自然或强制)来传递热量。因此,这些应放置在有通风口或良好气流的位置。
如果没有适当的气流和散热,PCB将保持大部分热量,这将导致温度逐渐升高,导致电路性能不佳或损坏。另外,请记住,如果敏感元件放置在发出大量热量的部件附近,它们会受到热应力。
带散热风扇的散热器。图片由Fischer Elektronik提供
大功率元件如因为功率晶体管可以在PCB上产生热点。但通过适当的散热和自然或强制冷却,可以将温度保持在安全范围内。
环境和外部热因素
未考虑当PCB用于极端温度区域时,设计过程中目标环境中的条件可能会使元件受到热应力。
制造商提供适用于特定温度范围的规格。例如,通常在20℃的温度下引用电阻值。重要的是要记住,电阻器,电容器和半导体等元件的参数随温度而变化。
有关在给定温度下计算电阻器实际电阻的信息,请参阅AAC教科书中的页面。
此外,制造商通常会提供指定安全功率或电流的热降额曲线。环境温度或气流等参数的变化。

电源模块CSD87353Q5D的降容曲线,垂直安装的PCB:图像由德州仪器公司提供
错误的组件和材料选择
未能在选择元件时遵循推荐的指导原则可能会导致散热问题研究数据表并考虑与功耗,热阻,温度限制和冷却技术相关的所有相关信息非常重要。
另外,请确保选择适合应用的额定功率。 。一个容易犯的错误就是重复使用相同的电阻(可能因为相应的元件已经在你的CAD库中),尽管某些应用可能需要更高的额定功率。对电阻进行快速功率计算,并确保额定值明显高于最大预期功耗。
另一个重要问题是PCB介质材料的选择。印刷电路板本身必须能够承受最坏情况的热条件。
PCB设计和制造不良
布局和制造工艺不佳有助于PCB散热问题。不正确的焊接可能会阻碍散热,并且迹线宽度或铜面积不足会导致温度升高问题。
有关推荐的CPB设计实践的更多信息,请查看我们的其他一些资源:
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每个设计师都需要了解的实用PCB布局提示
如何将原理图转换为PCB布局:自定义倾角仪的PCB设计
结论
为防止散热问题,设计人员必须减少散热,并在自然冷却不足时使用额外的清除技术。制作热优化设计需要注意元件规格,PCB布局,PCB介电材料和环境条件。
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