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電源適配器元器件布局設(shè)計

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電源適配器元器件布局設(shè)計

大量實踐經(jīng)驗表明，采用合理的元器件排列方式，可以有效地降低PCB的溫升，從而使元器件及PCB的故障率明顯下降。在布局的時候要考慮哪些呢，又要遵循哪些原則呢？在元器件布局設(shè)計時，保證散熱通道暢通的具體措施有以下幾個。
（1）充分利用元器件布局、銅皮、開窗及散熱孔等方法，建立合理有效的低熱阻通道，保證熱量順利導(dǎo)出PCB。
（2）設(shè)置散熱通孔。設(shè)計一些散熱通孔和盲孔，可以有效地提高散熱面積和減少熱阻，提高PCB的功率密度。例如，在元器件的焊盤上設(shè)立導(dǎo)通孔，在PCB生產(chǎn)過程中用焊錫將其填充，使導(dǎo)熱能力提高。電路工作時產(chǎn)生的熱量能通過通孔或盲孔迅速地傳至金屬散熱層或背面設(shè)置的銅箔散發(fā)掉。在一些特定情況下，專門設(shè)計和采用了有散熱層的PCB，散熱材料一般為銅、鉬等材料。
（3）交錯分散排列。在進行元器件布局時，應(yīng)將發(fā)熱元器件與一般元器件及對溫度敏感的元器件區(qū)分開。發(fā)熱元器件應(yīng)錯開分散排列，周圍應(yīng)留有足夠的散熱氣體流動通道。這與通常布局時的整齊劃一排列恰好相反，這有利于改善散熱效果。
（4）當熱性能不同的元器件混合安裝時，最好將發(fā)熱量大的元器件安裝在下風處，發(fā)熱量小的元器件安裝在上風處。這樣耐熱性差的元器件會處在發(fā)熱元器件散熱的路徑上，其結(jié)果是耐熱性差的元器件不處于較高溫度處。
（5）強迫通風與自然通風的方向要一致，附加的PCB子板、元器件風道與通風方向一致。對可能存在散熱問題的元器件和集成電路芯片等來說，應(yīng)盡量保留足夠的放置改善方案的空間，目的是為了放置金屬散熱片。
（6）PCB的散熱主要依靠空氣流動，所以在設(shè)計時要研究空氣流動路徑，合理配置元器件或PCB。空氣流動時總是趨向于阻力小的地方，所以在PCB上配置元器件時，要避免在某個區(qū)域留有較大的空域。在為多塊PCB配置元器件時也應(yīng)注意同樣的問題。
（7）盡可能地使進氣與排氣有足夠的距離。對能夠產(chǎn)生高熱量的元器件和集成電路芯片等來說，應(yīng)把它們放在出風口或利于對流的位置。
（8）發(fā)熱量較大或電流較大的元器件不要放置在PCB的角落和四周邊緣，只要有可能應(yīng)安裝于散熱器上，遠離其他元器件，并保證散熱通道通暢。
（9）盡可能地利用金屬殼體或底盤散熱。對PCB中的較高元器件來說，設(shè)計中應(yīng)該考慮將它們放置在通風口處，但是一定要注意不要阻擋風路。對于PCB中熱量較大的元器件、集成電路芯片及散熱元器件等，應(yīng)盡量將它們靠近PCB的邊緣，以降低熱阻。
（10）使用導(dǎo)熱材料。為了減少熱傳導(dǎo)過程的熱阻，在高功耗元器件與基材的接觸面上使用導(dǎo)熱材料，以提高熱傳導(dǎo)效率。
（11）改善工藝方法。一些雙面裝有元器件的區(qū)域容易引起局部高溫，為了改善散熱條件，可以在焊膏中摻入少量的細小銅料，再流焊后在元器件下方焊點就有一定的高度，使元器件與PCB間的間隙增大，增加了對流散熱。

2）PCB熱設(shè)計對PCB布線的要求
（1）根據(jù)元器件電流密度規(guī)劃最小通道寬度，特別注意接合點處的通道布線。
（2）大電流線條盡量表面化，在不能滿足要求的條件下，可考慮采用匯流排。
（3）在采用表面大面積銅箔可保證的情況下，出于經(jīng)濟性考慮可不采用附加散熱器。
（4）根據(jù)元器件功耗、環(huán)境溫度及允許最大結(jié)溫來計算合適的表面散熱銅箔面積，保證原則是Tj≤（0.5～0.8）Tjmax。
（5）要盡量降低接觸面的熱阻，為此應(yīng)加大熱傳導(dǎo)面積。接觸平面應(yīng)平整、光滑，必要時可涂覆導(dǎo)熱硅脂。
（6）熱應(yīng)力點應(yīng)考慮應(yīng)力平衡措施并加粗線條。
（7）散熱銅皮需采用開窗法，以消除熱應(yīng)力。
（8）對PCB上的接地安裝孔采用較大焊盤，并充分利用安裝螺栓和PCB表面的銅箔進行散熱。
（9）盡可能多地安放金屬化過孔，且孔徑、盤面盡量大，依靠過孔幫助散熱。
（10）為了保證PCB中的透錫性良好，對于大面積銅箔上的元器件焊盤，要求采用隔熱帶與焊盤相連，而對于需要通過5A以上大電流的焊盤，不能采用隔熱焊盤。
（11）為了避免元器件回流焊接后出現(xiàn)偏位或立碑等現(xiàn)象，對于0805或0805以下封裝的元器件兩端，焊盤應(yīng)該保證散熱對稱性，焊盤與印制導(dǎo)線的連接部分的寬度一般不超過0.3mm。
設(shè)計在不同階段需要進行不同的格點設(shè)置，在布局階段可以采用大格點進行器件布局；

對于IC、非定位接插件等大器件，可以選用50~100mil的格點精度進行布局，而對于電阻電容和電感等無源小器件，可采用25mil的格點進行布局。大格點的精度有利于器件的對齊和布局的美觀。

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| 發(fā)布時間：2019.06.22    來源：電源適配器廠家
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