10 techniques éprouvées pour maximiser la capacité de courant des pistes PCB et la dissipation thermique

Pour les PCB, la génération de chaleur est un défi majeur. Une chaleur excessive affecte les fonctions du PCB et peut endommager ses composants. Il devrait y avoir une dissipation de chaleur efficace pour gérer la génération de chaleur. Cependant, alors que les pièces deviennent plus petites chaque jour, l'excès devient un défi. La dissipation de chaleur se produit naturellement à travers la carte elle-même.

Lorsque la dissipation naturelle n'est pas suffisante, la dissipation peut également se produire par des moyens forcés. Pour forcer l'excès, vous pouvez utiliser des dissipateurs thermiques (ventilateurs, radiateurs), des refroidisseurs à air et plus. Cela va conduire à une meilleure capacité de courant des pistes PCB.

Effectuer une inspection visuelle approfondie de votre carte PCB

Lors de la conception d'un PCB, vous devriez prêter attention à maximiser la dissipation de chaleur. Une dissipation de chaleur appropriée est essentielle pour donner une longue vie à votre PCB. Cela garantira également que le PCB fonctionne correctement.

C'est le moyen le plus rapide et le plus simple d'inspecter votre carte PCB. D'abord, vous devez couper l'alimentation du PCB. Quand il est en état d'arrêt, vous pouvez continuer à enquêter. Vous pouvez essayer de toucher la surface des circuits intégrés pour vérifier s'ils surchauffent. Si votre court-circuité, vous pouvez vérifier les taches de brûlure. Ce sont les marques brunes que vous verrez sur la carte verte habituelle. Vous pouvez utiliser cette tache de brûlure pour identifier où la conception PCB surchauffe.

Caméra infrarouge

Il n'y a que tant que vous pouvez voir à l'œil nu. Pour découvrir où la chaleur élevée se génère, vous pouvez également utiliser une caméra infrarouge.

Les caméras infrarouges sont également appelées imageurs thermiques. Ces caméras rendent la chaleur thermique visible. Vous pouvez l'utiliser pour identifier les emplacements exacts qui génèrent une chaleur excessive. Ceux-ci peuvent vous donner une mesure précise de la chaleur. La caméra infrarouge utilise des lentilles qui peuvent se concentrer jusqu'à des lignes de 20 µm. Certaines caméras créent une image thermique couche par couche avec une image à longueur d'onde visible.

Vous pouvez utiliser des caméras infrarouges pour obtenir l'image thermique d'un bon PCB avec celui qui surchauffe. La comparaison des deux images vous aidera à localiser les zones de génération excessive de chaleur sur votre PCB. Une caméra infrarouge est inestimable pour analyser la capacité d'un PCB à dissiper la chaleur. C'est un excellent moyen de gérer la capacité de courant des pistes PCB.

Analyse thermique

Pendant l'analyse thermique, le PCB subit une analyse rigoureuse à des températures variables. Cette analyse aide à mesurer comment le PCB se comportera dans un environnement donné. La chaleur environnementale est un facteur qui peut profondément affecter le PCB. La plupart des PCB fonctionnent dans des environnements high-tech.

Donc, il est encore plus important de voir comment votre PCB fonctionnera dans des conditions environnementales variables.

Lors de la conception du PCB, vous pouvez utiliser l'analyse thermique pour simuler diverses conditions. Cette technique aide à identifier les problèmes thermiques et les zones de chaleur dense. Vous pouvez gérer efficacement ces problèmes dans la phase de conception elle-même. L'analyse thermique est essentielle pour optimiser votre PCB même avant la construction.

Utilisation de la puissance électrique

La raison principale de la génération de chaleur dans les PCB est le chauffage des composants montés sur la carte. En considérant l'utilisation de la puissance électrique, deux facteurs affectent la dissipation de chaleur. Ce sont la distribution de puissance sur le PCB et la consommation de puissance par unité de surface. Une allocation appropriée des composants à travers le PCB est essentielle pour augmenter la dissipation de chaleur.

Dans la direction horizontale, disposez les dispositifs à forte consommation d'énergie près du bord. Dans la direction verticale, vous devriez convenir des dispositifs à forte consommation d'énergie près du haut du PCB. Les dispositifs à forte consommation d'énergie et à forte génération de chaleur doivent être proches des dispositifs de refroidissement. Il est également important de placer les composants à forte chauffe loin des bords ou des coins. C'est à moins que vous ayez un dispositif de refroidissement pour refroidir le dispositif à forte chauffe. Les dispositifs à forte chauffe peuvent affecter les dispositifs à faible chauffe et les chauffer. Si correctement disposés, cet effet ne se produira pas. Les dispositifs consomment plus d'énergie pour être répartis uniformément le long de la zone du PCB. En évitant les zones de forte densité de puissance, vous pouvez maintenir une température de surface constante. C'est un excellent moyen d'avoir une bonne capacité de courant des pistes PCB.

Convection dans le PCB

Le PCB a généralement plusieurs composants montés sur lui. Tous ces composants chauffent pendant les opérations. Pour continuer à fonctionner efficacement, le PCB a besoin de dissiper cette chaleur. La dissipation de chaleur peut se produire automatiquement ou par des moyens forcés comme la mise en place de dissipateurs thermiques. La convection et le rayonnement sont deux méthodes par lesquelles la dissolution peut se produire. La convection est le transfert de chaleur de composant à composant.

Le rayonnement est une dissipation de chaleur qui ne nécessite aucun milieu. Votre PCB devrait consister en des matériaux hautement absorbants qui augmentent la pollution. L'augmentation de la température des radiateurs et la diminution de la température des absorbeurs augmentent le rayonnement. Une fois la convection et le rayonnement élevés, cela affecte favorablement la capacité de dissipation de chaleur du PCB.

Utilisation de calculateurs de dissipateur thermique en ligne

Les calculateurs de dissipateur thermique en ligne sont des logiciels conçus spécifiquement pour calculer le dissipateur thermique. Il existe divers calculateurs de dissipateur thermique destinés à différentes tâches. Vous n'avez besoin que de quelques paramètres pour faire fonctionner ces calculateurs. Par exemple, certains calculateurs calculent les températures maximales qu'un dispositif peut supporter. Vous devez fournir des paramètres tels que la température ambiante maximale et la puissance appliquée. Ensuite, le calculateur calculera la température maximale et contrôlera un dispositif peut gérer.

Des calculateurs similaires calculent la capacité de courant des pistes PCB, la taille du dissipateur thermique, et plus. Ceux-ci sont disponibles gratuitement, et vous pouvez les utiliser pour optimiser votre PCB.

Utilisation de diodes de détection de température

Vous pouvez également utiliser des diodes semi-conductrices peu coûteuses pour mesurer la dissipation de chaleur. Quelques exemples de diodes que vous pouvez utiliser sont 1N914, 1N4148 et 1N400X. Ces diodes ne donneront pas une mesure exacte. Mais, elles peuvent encore vous donner une estimation sur la génération de chaleur à travers le PCB. Vous pouvez monter la diode sur des composants tels que les transistors, les transformateurs et les batteries. Pour surveiller la température, vous devez utiliser des capteurs avec des caractéristiques de température linéaires. Et les diodes comme celles mentionnées ci-dessus sont un bon choix pour la détection de température.

Utiliser des fiches techniques/tableaux pour les composants PCB courants

Les fiches techniques sont comme des manuels d'instructions faits par des ingénieurs pour des ingénieurs. Ceux-ci contiennent des informations exactes sur le fonctionnement d'une pièce. Lorsque vous utilisez une fiche technique, vous devez vous assurer qu'il s'agit de la fiche technique la plus récente sur l'élément donné. Se référer à la fiche technique la plus récente est essentiel pour s'assurer que vous ne rencontrez aucune erreur.

Vous pouvez trouver des fiches techniques avec des spécifications détaillées pour presque chaque pièce. Cela inclut les propriétés thermiques de presque chaque composant. Les fiches techniques sont utiles pour avoir une idée de la génération de chaleur de chaque élément du PCB. Cela peut aider à gérer la capacité de courant des pistes PCB. Vous pouvez utiliser cette estimation pour déterminer comment optimiser le PCB pour la dissipation de chaleur.

Méthode de conductivité thermique effective pondérée par volume

Dans les PCB, la défaillance d'un composant suffit à faire échouer l'opérabilité de toute la carte. La conductivité thermique parmi les composants PCB n'est pas constante. Donc, il est essentiel de maintenir une excellente conception thermique pour s'assurer que le PCB peut fonctionner à des températures élevées. Le poids/zone unitaire des PCB fait référence à l'épaisseur du placage de cuivre sur la carte stratifiée. Pour une conduction thermique efficace, il devrait y avoir un chemin de cuivre continu. La conductivité thermique est également affectée par le nombre de vias dans le PCB.

Élévation de température des pistes PCB

Les pistes sont les chemins qui transportent l'électricité autour du PCB. Ces pistes peuvent aussi surchauffer. Vous pouvez calculer l'élévation de température des pistes PCB en utilisant P=I²R, une équation dérivée de la loi d'Ohm.

Il y a deux facteurs affectant l'élévation de température dans les pistes PCB. Ce sont la capacité de courant des pistes PCB et la largeur de la piste. La capacité de courant des pistes PCB est le courant maximal qu'une piste peut transporter. Des vents plus forts auront besoin d'une largeur de piste plus épaisse.

Résumé

Nous espérons que vous avez trouvé cet article utile. Pour vous donner un résumé, une chaleur excessive peut affecter les fonctions du PCB. Par conséquent, il est essentiel d'identifier les points générant une chaleur excessive. Si le PCB ne parvient pas à dissiper la chaleur correctement, toute la carte échouera. C'est pourquoi vous devez être conscient de la façon de concevoir votre PCB et de le tester pour une dissipation de chaleur optimale. Cela peut être un processus rigoureux et nécessitera des tests, des tests et encore plus de tests.

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