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PCB板设计的热设计原则

2024-04-24 16:29:18      点击:


1、温度敏感的元器件(电解电容等)应该尽量远离热源。

对于温度高于30°的热源,一般要求:

在风冷条件下,敏感元器件离热源距离不小于2.5mm;

在自然冷条件下,离热源距离不小于4mm。


2、风扇不同大小的进风口和楚风口将引起气流阻力的很大变化(风扇的入口越大越好)。


3、对于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和风扇等。


4、对于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者利于对流的位置。


5、对于散热通风设计中的大开孔来说,一般可以采用大的长条孔来代替小圆孔或者网格,降低通风阻力和噪声。


6、在进行PCB的布局过程中,各个元器件之间、集成电路芯片之间或者元器件与芯片之间应该尽可能地保留空间,目的是利于通风和散热。


7、对于发热量大的集成电路芯片来说,一般尽量将他们放置在主机板上,目的是为了避免底壳过热。如果将他们放置在主机板下,那么需要在芯片与底壳之间保留一定的空间,这样可以充分利用气体流动散热或者放置改善方案的空间。


8、对于PCB中的较高元器件来说,设计人员应该考虑将他们放置在通风口,但是一定要注意不要阻挡风路。


9、为了保证PCB中的透锡良好,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。


10、为了避免元器件回流焊接后出现偏位或者立碑等现象,对于0805或者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应该超过0.3mm。


11、对于PCB中热量较大的元器件或者集成电路芯片以及散热元件等,应尽量将它们靠近PCB的边缘,以降低热阻。


12、在规则容许之下,风扇等散热部件与需要进行散热的元器件之间的接触压力应尽可能大,同时确认两个接触面之间完全接触。


13、风扇入风口的形状和大小以及舌部和渐开线的设计一定要仔细,另外风扇入风口外应保留3~5mm之间没有任何阻碍。


14、对于采用热管的散热解决方案来说,应尽量加大和热管接触的相应面积,以利于发热元器件和集成电路芯片等的热传导。


15、空间的紊流一般会产生对电路性能产生重要影响的高频噪声,应避免其产生。



PCB设计如何避免串扰?


PCB设计变化的信号(例如阶跃信号)沿传输线由A到B传播,传输线C-D上会产生耦合信号,PCB设计变化的信号一旦结束也就是信号恢复到稳定的直流电平时,耦合信号也就不存在了,因此串扰只发生在信号跳变的过程当中,并且信号沿的变化(转换率)越快,产生的串扰也就越大。 


间中耦合的电磁场可以提取为无数耦合电容和耦合电感的结合,其中由耦合电容产生的串扰信号在受害网络上可以分成前向串扰和反向串扰Sc,这个两个信号极性相同;由耦合电感产生的串扰信号也分成前向串扰和反向串扰SL,这两个信号极性相反。


耦合电感电容产生的前向串扰和反向串扰同时存在,并且大小几乎相等,这样,在受害网络上的前向串扰信号由于极性相反,相互抵消,反向串扰极性相同,叠加增强。串扰分析的模式通常包括默认模式,三态模式和坏情况模式分析。


默认模式类似我们实际对串扰测试的方式,即侵害网络驱动器由翻转信号驱动,受害网络驱动器保持初始状态(高电平或低电平),然后计算串扰值。这种方式对于单向信号的串扰分析比较有效。


三态模式是指侵害网络驱动器由翻转信号驱动,受害的网络的三态终端置为高阻状态,来检测串扰大小。这种方式对双向或复杂拓朴网络比较有效。

坏情况分析是指将受害网络的驱动器保持初始状态,仿真器计算所有默认侵害网络对每一个受害网络的串扰的总和。这种方式一般只对个别关键网络进行分析,因为要计算的组合太多,仿真速度比较慢。



电路板设计如何选择PCB板材?


选择PCB板材必须在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。通常在设计非常高速的PCB 板子(大于GHz 的频率)时这材质问题会比较重要。


例如,现在常用的FR-4 材质,在几个GHz 的频率时的介质损会对信号衰减有很大的影响,可能就不合用。就电气而言,要注意介电常数和介质损在所设计的频率是否合用。


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