关于PCB板热设计的学习总结

背景：

电子设备在通电时所消耗的电能，除了有用功外，大部分都转化为热量散发。电子设备产生的热量使得内部的温度迅速上升，若不及时将该热量散发出去，设备会继续升温，器件就会因温度过高而失效，导致该设备的可靠性下降。在设计PCB时，应当充分考虑到设备散热的问题。

PCB发热的因素：

导致PCB的温升的直接原因是电路功耗器件的存在，一般由以下几种因素导致：

（1）器件选型不合理，器件功耗过大。

（2）PCB布局不合理，造成局部或全局温升；

（3）未安装散热片，导致热量累积；

（4）布线散热设计不合理，造成热集中。

PCB发热的解决方法：

1.器件选型

在选型的时候，能实现相同功能的前提下优先选择功耗低的器件，但是要考虑成本

2.器件布局

进行PCB设计时，在器件布局环节，应将除了温度传感器以外的温度敏感器件放在靠近进风口的位置，且位于功率大、发热量大的元器件的风道上游，应尽量远离发热量大温度变化大的元器件，避免产生EMI的风险。

一般情况下大功率的器件散热量大，在布局之前应该先从原理图中找到散热量大的模块或器件，如常见散热比较大的大功率MOS、PMU模块、多相电源、LDO、DC_DC模块及个别的主控芯片，如图1所示。在布局的时候一般把这些散热大的模块分块放置，并离散热量不大的模块120～200mil的间距，避免造成热集中。

在结构和成本条件允许时，直接采用风扇和导热管进行散热处理。

同时在条件准许的情况下，对散热较大的芯片可以添加散热片进行散热处理，如图2

3.从PCB布线的方面处理散热（提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力）

（1）在IC的散热焊盘上添加过孔（焊盘上自带亮铜，过孔无需开窗），如图4所示，可以让IC散出的热通过散热焊盘的过孔导入大面积的铜面，分散热量。

（2）在散热焊盘打孔的基础上再尽可能地加大其散热面积，可以在正面和背面的阻抗层同时添加开窗漏铜，并同时添加散热开窗过孔，如图5、6所示。

总结

对PCB上述各因素进行分析是解决PCB板温升的有效途径，往往在一个产品和系统中这些因素是互相关联和依赖的，大多数因素应根据实际情况来分析，只有针对某一具体实际情况才能比较正确地解决问题，降低温升。

参考书《VR与平板电脑高速PCB设计实战攻略》作者：林超文郑振宇杨焕光

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