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电源适配器元器件布局设计

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电源适配器元器件布局设计

大量实践经验表明,采用合理的元器件排列方式,可以有效地降低PCB的温升,从而使元器件及PCB的故障率明显下降。在布局的时候要考虑哪些呢,又要遵循哪些原则呢?在元器件布局设计时,保证散热通道畅通的具体措施有以下几个。
(1)充分利用元器件布局、铜皮、开窗及散热孔等方法,建立合理有效的低热阻通道,保证热量顺利导出PCB。
(2)设置散热通孔。设计一些散热通孔和盲孔,可以有效地提高散热面积和减少热阻,提高PCB的功率密度。例如,在元器件的焊盘上设立导通孔,在PCB生产过程中用焊锡将其填充,使导热能力提高。电路工作时产生的热量能通过通孔或盲孔迅速地传至金属散热层或背面设置的铜箔散发掉。在一些特定情况下,专门设计和采用了有散热层的PCB,散热材料一般为铜、钼等材料。
(3)交错分散排列。在进行元器件布局时,应将发热元器件与一般元器件及对温度敏感的元器件区分开。发热元器件应错开分散排列,周围应留有足够的散热气体流动通道。这与通常布局时的整齐划一排列恰好相反,这有利于改善散热效果。
(4)当热性能不同的元器件混合安装时,最好将发热量大的元器件安装在下风处,发热量小的元器件安装在上风处。这样耐热性差的元器件会处在发热元器件散热的路径上,其结果是耐热性差的元器件不处于较高温度处。
(5)强迫通风与自然通风的方向要一致,附加的PCB子板、元器件风道与通风方向一致。对可能存在散热问题的元器件和集成电路芯片等来说,应尽量保留足够的放置改善方案的空间,目的是为了放置金属散热片。
(6)PCB的散热主要依靠空气流动,所以在设计时要研究空气流动路径,合理配置元器件或PCB。空气流动时总是趋向于阻力小的地方,所以在PCB上配置元器件时,要避免在某个区域留有较大的空域。在为多块PCB配置元器件时也应注意同样的问题。
(7)尽可能地使进气与排气有足够的距离。对能够产生高热量的元器件和集成电路芯片等来说,应把它们放在出风口或利于对流的位置。
(8)发热量较大或电流较大的元器件不要放置在PCB的角落和四周边缘,只要有可能应安装于散热器上,远离其他元器件,并保证散热通道通畅。
(9)尽可能地利用金属壳体或底盘散热。对PCB中的较高元器件来说,设计中应该考虑将它们放置在通风口处,但是一定要注意不要阻挡风路。对于PCB中热量较大的元器件、集成电路芯片及散热元器件等,应尽量将它们靠近PCB的边缘,以降低热阻。
(10)使用导热材料。为了减少热传导过程的热阻,在高功耗元器件与基材的接触面上使用导热材料,以提高热传导效率。
(11)改善工艺方法。一些双面装有元器件的区域容易引起局部高温,为了改善散热条件,可以在焊膏中掺入少量的细小铜料,再流焊后在元器件下方焊点就有一定的高度,使元器件与PCB间的间隙增大,增加了对流散热。

2)PCB热设计对PCB布线的要求
(1)根据元器件电流密度规划最小通道宽度,特别注意接合点处的通道布线。
(2)大电流线条尽量表面化,在不能满足要求的条件下,可考虑采用汇流排。
(3)在采用表面大面积铜箔可保证的情况下,出于经济性考虑可不采用附加散热器。
(4)根据元器件功耗、环境温度及允许最大结温来计算合适的表面散热铜箔面积,保证原则是Tj≤(0.5~0.8)Tjmax。
(5)要尽量降低接触面的热阻,为此应加大热传导面积。接触平面应平整、光滑,必要时可涂覆导热硅脂。
(6)热应力点应考虑应力平衡措施并加粗线条。
(7)散热铜皮需采用开窗法,以消除热应力。
(8)对PCB上的接地安装孔采用较大焊盘,并充分利用安装螺栓和PCB表面的铜箔进行散热。
(9)尽可能多地安放金属化过孔,且孔径、盘面尽量大,依靠过孔帮助散热。
(10)为了保证PCB中的透锡性良好,对于大面积铜箔上的元器件焊盘,要求采用隔热带与焊盘相连,而对于需要通过5A以上大电流的焊盘,不能采用隔热焊盘。
(11)为了避免元器件回流焊接后出现偏位或立碑等现象,对于0805或0805以下封装的元器件两端,焊盘应该保证散热对称性,焊盘与印制导线的连接部分的宽度一般不超过0.3mm。
设计在不同阶段需要进行不同的格点设置,在布局阶段可以采用大格点进行器件布局;

对于IC、非定位接插件等大器件,可以选用50~100mil的格点精度进行布局,而对于电阻电容和电感等无源小器件,可采用25mil的格点进行布局。大格点的精度有利于器件的对齐和布局的美观。

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| 发布时间:2019.06.22    来源:电源适配器厂家
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