介绍

 

印刷电路板上的过多热量可能是由于设计不佳、零件和材料选择不正确、组件放置不正确以及热管理效率低下造成的。

由此产生的高温会对功能、组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。热管理的集成方法涉及从组件级别一直到物理板系统和操作环境的所有方面。

当今电子电路中组件密度的增加可能会导致热问题。此外，PCB 设计缺陷和无效的冷却技术可能导致不可接受的高温。

 

不正确的元件放置

 

一些大功率设备需要有适当气流（自然或强制）的位置以将热量带走。因此，这些应放置在通风口或通风良好的位置。

如果没有适当的气流和散热，PCB会保留大部分热量，这会导致温度逐渐升高，导致电路性能不佳或损坏。此外，请记住，如果将敏感组件放置在发出大量热量的组件附近，则会受到热应力。

大功率元件（例如功率晶体管）会在 PCB 上产生热点。但是通过适当的散热和自然或强制冷却，温度可以保持在安全范围内。

 

环境和外部热因素

 

在极端温度区域使用 PCB 时，如果在设计过程中未考虑目标环境中的条件，则组件可能会受到热应力。

制造商提供适用于一系列温度的规格。

例如，电阻值通常用于 20°C 的温度。重要的是要记住，电阻器、电容器和半导体等组件的参数会随温度而变化。

此外，制造商通常会提供热降额曲线，以指定与环境温度或气流等参数变化相关的安全功率或电流。

 

组件和材料的错误选择

 

在组件选择过程中不遵循推荐的指南可能会导致热问题。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。

此外，请确保为您的应用选择正确的额定功率。一个容易犯的错误是重复使用相同的电阻器（可能是因为相应的组件已经在您的 CAD 库中），尽管某些应用程序可能需要更高的额定功率。对您的电阻器进行快速功率计算，并确保额定值明显高于最大预期耗散。

另一个重要问题是PCB介电材料的选择。印刷电路板本身必须能够承受最坏情况下的热条件。

 

不良的PCB设计和制造

 

不良的布局和制造工艺可能会导致 PCB 热问题。焊接不当会阻碍散热，而走线宽度或铜面积不足会导致温升问题。

 

综上所述

 

为了防止热问题，设计人员必须在自然冷却不足时减少散热并使用额外的去除技术。热优化设计需要注意组件规格、PCB 布局、PCB 介电材料和环境条件。