你的PCB著火了：PCB設(shè)計(jì)之熱管理

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你的PCB著火了：pcb設(shè)計(jì)之熱管理

我記得第一次（也是唯一的一次）我的一個(gè)電路著火了。它從電阻開始噗的一聲冒煙并迅速傳播到附近的電容。幸運(yùn)的是，破壞很小，大部分元件都可以挽救。也許你會(huì)問(wèn)為什么會(huì)這樣？是不是發(fā)生了短路？其實(shí)很簡(jiǎn)單，我沒(méi)有考慮PCB上的高電流。我記得那是我剛參加工作的時(shí)候，在某研究所為船舶用高壓共軌電噴系統(tǒng)開發(fā)電控單元和噴嘴驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。著火部位位于繼電器開關(guān)的MOS管驅(qū)動(dòng)電路。幸虧當(dāng)時(shí)我是在面包板上搭建驅(qū)動(dòng)模塊，其中選用的一個(gè)電阻功率不夠。我需要一個(gè)1到2瓦的大個(gè)電阻，結(jié)果當(dāng)時(shí)手頭沒(méi)有，就隨便拿了個(gè)常用的四分之一瓦同樣阻值電阻試試。結(jié)果一上電就噗的一聲燒黑掉了！嚇?biāo)廊税∮H娘的，非常感謝當(dāng)時(shí)的領(lǐng)導(dǎo)，和藹可親地說(shuō)：“沒(méi)關(guān)系，你們電子專業(yè)可以大膽嘗試，允許犯錯(cuò)，不斷改進(jìn)。不像我們是機(jī)械和內(nèi)燃機(jī)專業(yè)，多人大系統(tǒng)，犯錯(cuò)成本高，改動(dòng)不方便。”這種鼓勵(lì)是跨行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的魅力，閃閃發(fā)光！

    言歸正傳。隨著電子產(chǎn)品繼續(xù)小型化，隨著更多功能被裝入更小的設(shè)備，這些系統(tǒng)的散熱需求也隨之增加。在高電流下工作的PCB尤其如此。特別是負(fù)載重的電源系統(tǒng)，例如電動(dòng)汽車中使用的鋰離子電池，需要集成在PCB上的電源管理系統(tǒng)。以及大電流的驅(qū)動(dòng)電路，都需要著重考慮散熱。設(shè)計(jì)師需要實(shí)施創(chuàng)意策略來(lái)管理大電流PCB中產(chǎn)生的熱量。

      承載大電流的電路中功耗損失所產(chǎn)生的熱量應(yīng)梳離發(fā)熱器件以對(duì)抗溫升。大家都可能熟悉電腦處理器上使用的風(fēng)扇和散熱片。這些措施都可以從電路板轉(zhuǎn)移熱量，并與流通的空氣交換熱量。但在某些PCB器件中，尤其是小尺寸器件，可能無(wú)法安裝風(fēng)扇或散熱片。這就需要考慮其它的散熱途徑。

采用更厚的銅用于大電流

       銅走線和過(guò)孔的電阻會(huì)導(dǎo)致基于PCB的器件發(fā)生顯著的功率損耗和發(fā)熱，特別是當(dāng)它們承載大電流時(shí)。 具有較大橫截面積的電氣連接具有較低的電阻，這減少了熱量損失的量。

      大多數(shù)PCB使用的銅量相當(dāng)于約1盎司每平方英尺。 當(dāng)不方便使用風(fēng)扇或散熱片的時(shí)候，可以采取增加銅厚的方式。一個(gè)高電流的PCB應(yīng)該使用至少兩倍的銅量。 工作電流超過(guò)10安培的電路應(yīng)該高達(dá)3或4盎司每平方英尺。

       PCB板的銅厚都是用oz來(lái)計(jì)算，1oz意思是1平方英尺的面積上平均銅箔的重量在28.35g，oz是單位ounce的縮寫，音譯為“盎司”，它是英制計(jì)量單位，作為重量單位時(shí)也稱為英兩。它是用單位面積的重量來(lái)表示銅箔的平均厚度。用公式來(lái)表示即，1OZ=28.35g/ FT2。

      重量單位：1oz=28.35g(克） 1盎司=16打蘭（dram） 16盎司=1磅（pound）

      換算方法介紹：銅箔的重量除以銅的密度和表面積即為銅箔厚度。

      1平方英尺=929.0304平方厘米，銅密度=8.9kg/dm^3

      設(shè)Copper厚為X，解方程：

X*929.0304平方厘米*8.9克/立方厘米=1oz=28.35克 X=0.0034287厘米=34.287um

      所以1oz=34.287um。1OZ銅箔的厚度約為35um或者1.35mil。

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