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PCB新聞 - 高速電路設計散熱注意事項

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高速電路設計散熱注意事項

2021-11-03
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Author:Kavie

在普通數位電路設計中,我們很少考慮集成電路的散熱,因為低速晶片的功耗通常非常小,並且在正常的自然散熱條件下,晶片的溫昇不會太大。 隨著晶片速度的不斷提高,單個晶片的功耗逐漸新增。 例如,英特爾奔騰CPU的功耗可以達到25W。 當散熱的自然條件無法再將晶片的溫昇控制在所需名額以下時,有必要使用適當的散熱措施來加速晶片表面的熱量釋放,並使晶片在正常溫度範圍內工作。

高速電路


在正常情况下,熱傳遞包括3種方式:傳導、對流和輻射。 傳導是指直接接觸物體之間的熱量從較高溫度傳遞到較低溫度。 對流通過流體流動傳遞熱量,而輻射不需要任何介質。 加熱元件直接向周圍空間釋放熱量。

在實際應用中,有兩種散熱管道,散熱器和風扇,或兩者同時使用。 散熱器通過與晶片表面緊密接觸將晶片的熱量傳導到散熱器。 散熱器通常是具有許多葉片的良好導熱體。 其充分膨脹的表面大大新增了熱輻射,同時使空氣迴圈。 它還可以帶走更多熱量。 風扇的使用也分為兩種形式,一種直接安裝在散熱器表面,另一種安裝在主機殼和機架上,以新增整個空間中的空氣流速。 與電路計算中最基本的歐姆定律類似,有一個最基本的散熱計算公式:

溫差=熱阻*功耗

就散熱器而言,散熱器與周圍空氣之間的放熱“阻力”稱為熱阻,散熱器與空氣之間的“熱流”大小由晶片的功耗表示,囙此熱流由熱量耗散。 當散熱器流向空氣時,由於存在熱阻,散熱器和空氣之間會產生一定的溫差,就像電流流過電阻器時會產生壓降一樣。 類似地,散熱器和晶片表面之間也會有一定的熱阻。 熱阻組織為°C/W。在選擇散熱器時,除了考慮機械尺寸外,最重要的參數是散熱器的熱阻。 熱阻越小,散熱器的散熱能力越强。 以下是電路設計中熱阻計算的示例,以說明:

設計要求:

晶片功耗:20瓦

晶片表面不能超過的最高溫度:85攝氏度

環境溫度(最高):55攝氏度

計算所需散熱器的熱阻。

散熱器和晶片之間的實際熱阻非常小,囙此取01攝氏度/瓦作為近似值。 但是

(R+0.1)*20W=85攝氏度-55攝氏度

獲得R=1.4攝氏度/瓦

只有當所選散熱器的熱阻小於1.4°C/W時,晶片表面溫度才能不超過85°C。

使用風扇可以帶走散熱器表面的大量熱量,减少散熱器和空氣之間的溫差,並减少散熱器和空氣之間的熱阻。 囙此,散熱器的熱阻參數通常用表格表示。

以上介紹了高速PCB設計. Ipcb也提供給 PCB製造商PCB製造 科技