評(píng)價(jià)電子元器件的散熱對(duì)周邊器件的影響

1、評(píng)估電子元器件的散熱對(duì)周邊器件的影響在熱設(shè)計(jì)可行性分析的評(píng)估中，需要對(duì)熱源器件，如 DC/DC電源 模塊、LDO電源模塊和功率消耗大的IC等進(jìn)行歸類。在進(jìn)行PCB的 布局時(shí)，應(yīng)將此類器件遠(yuǎn)離對(duì)溫度敏感的器件，如晶振、時(shí)鐘芯片、 對(duì)溫度敏感的存儲(chǔ)器和Y5V電容等。在進(jìn)行散熱可行性分析時(shí)，需要 根據(jù)產(chǎn)品工作的環(huán)境進(jìn)行器件的選型， 系統(tǒng)工作在不同的環(huán)境下，對(duì) 器件的性能要求不同，例如，電容根據(jù)器件容值隨溫度的變化可以分 為NPQ X7R Z5U和Y5V,其容值特性隨溫度的變化如圖2-30所示。S2-30電容容值特性隨溫度的變化3.評(píng)估PCB上的散熱通道在前期的熱設(shè)計(jì)可行性分析中，評(píng)估 PCB上的散熱

2、通道主要是為了在PCBW足結(jié)構(gòu)裝配性的前提下，在利于PCB整體散熱的情況下， 把控整個(gè)PCB的布局。在明確風(fēng)道，即 PCB的進(jìn)風(fēng)口時(shí)，需要根據(jù) 風(fēng)道確定散熱片的擺放位置，在安裝散熱片時(shí)，使散熱片的齒型凸起 與風(fēng)向平行；在滿足結(jié)構(gòu)裝配和PCB功能的需求下，矮個(gè)的器件要布 置在上風(fēng)口 ；冷卻風(fēng)的方向是從進(jìn)風(fēng)口到出風(fēng)口，在進(jìn)行器件布局時(shí)， 需要把熱量高的器件即熱源布置在下風(fēng)道，如果布置在上風(fēng)口，則相對(duì)于下風(fēng)口的器件來說，上風(fēng)口的熱源會(huì)分給下風(fēng)口的器件， 這不利 于散熱的處理。對(duì)于系統(tǒng)的熱分析，在前期設(shè)計(jì)時(shí)可以采用Flotherm進(jìn)行建模分析（工作界面如圖2-31所示），再根據(jù)后期的測(cè)試對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

3、更 改。某無線BTS3812E EBBS帶單板，器件布局如圖2-32所示，EBBI 單板尺寸為233.35mm x 460mm，總熱耗為72.2W。使用1個(gè)電源模 塊供電，電源模塊熱耗為 7.23W;單板上的DSR FPG價(jià)口 SD6103力口 裝散熱器。系統(tǒng)散熱風(fēng)道是從下到上，器件按垂直風(fēng)道方式排列，以 減小各器件之間相互的熱影響?；宓姆抡鏈y(cè)試結(jié)果如圖2-33所示， 仿真測(cè)試報(bào)告如圖2-34所示。afMlOl”ncrr【，”Xewu疝而 A“ 不 ？212 UA Utalw SeA、a n 日七.-& d fVxw 3DF.l U.S4w ! Mb l.v * ，c” VXG O : /1

4、,俑 c ： B 、R 離方 an .E2-31 Flotherm 工作界面J 圖 a國(guó)AV&l 00圖3-32基板的布局圖示國(guó)2-羽 基板的俏宜甜試結(jié)果芯片名稱單個(gè)芯片功幡(Wi許可溫度C)彷直溫度mDSP3.S州max X7SD61023.51回96 1SD6I036 56】M96PPC S3605 (?】D095.6帽以6.7284HFPGA37476DDR20 5心HflHX 8SLPLL0.5130小FLASH0 35三79JT82O71S570.2AVQIQQ7.29583.4PCB均布I1J8W74L：, 4小，-汩任上心|綜合以上分析，為滿足結(jié)構(gòu)與熱設(shè)計(jì)的可行性，需要遵循的基本

5、原則 如下。(1)熱設(shè)計(jì)器件布局的基本原則是：發(fā)熱器件應(yīng)盡可能分散布置， 使得單板表面的熱耗均勻，有利于散熱；不要使熱敏感器件或功耗大 的器件彼此靠近放置，使熱敏感器件遠(yuǎn)離高溫發(fā)熱器件， 常見的熱敏感器件包括晶振、內(nèi)存和 CPU等；要把熱敏感元器件安排在最冷區(qū) 域。對(duì)于自然對(duì)流冷卻設(shè)備，如果外殼密封，要把熱敏感器件置于底 部，其他元器件置于上部；如果外殼不密封，要把熱敏感器件置于冷空氣的入口處。對(duì)于強(qiáng)迫對(duì)流冷卻設(shè)備，可以把熱敏感元器件置于氣流入口處。布局思路如圖2-35所/J oAitfl 5VObsirucuonHot pmPleniifulVentingHigh Dissipationji

6、car Top1 igh DensityLayoutLow DcnsitvLavout| PowerPowerp* SLlppHigh Dissipationnciir Bottommt9 0 0。Good Design0Inaclequnie VentingPoor Design圖2-35熱設(shè)計(jì)好的布局思路與不好的布局對(duì)比(2)強(qiáng)迫風(fēng)冷的器件布局原則：參考板內(nèi)流速分布特點(diǎn)進(jìn)行器件布局設(shè)計(jì)，在特定風(fēng)道內(nèi)面積較大的單板表面流速不可避免存在不均勻 問題，流速大的區(qū)域有利于散熱，充分考慮這一因素進(jìn)行布局設(shè)計(jì)將 會(huì)使單板獲得較優(yōu)良的散熱設(shè)計(jì)；對(duì)于通過 PWB散熱的器件，由于 依靠白是PWB的整體面積來散熱，因此即使器件處于局部風(fēng)速低的 區(qū)域內(nèi)，也并不一定會(huì)有散熱問題，在進(jìn)行充分熱分析驗(yàn)證的基礎(chǔ)上， 沒有必要片面要求單板表面風(fēng)速均勻；當(dāng)沿著氣流來流方向布置的一系列器件都需要加散熱器時(shí)，器件應(yīng)盡量沿著氣流方向錯(cuò)列布置， 這 樣可以降低上下游器件相互間的影響， 如果無法交錯(cuò)排列，也需要避 免將高大的元器件（結(jié)構(gòu)件等）放在高發(fā)熱元器件的上方，高發(fā)熱器 件布局優(yōu)化前后對(duì)比如圖2-36和圖2-37所示；對(duì)于安裝散熱器的器 件，空氣流經(jīng)該器件時(shí)會(huì)產(chǎn)生繞流，對(duì)該器件兩側(cè)的器件會(huì)起到換熱 系數(shù)強(qiáng)化作用；對(duì)該器件下游的器件，換熱系數(shù)可能會(huì)加強(qiáng)，也可能 會(huì)減弱，因此對(duì)于被散熱器遮擋的器件需要進(jìn)行特別關(guān)注；注意