電源適配器元器件布局設計

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電源適配器元器件布局設計

大量實踐經驗表明，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，保證熱量順利導出PCB。
（2）設置散熱通孔。設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立導通孔，在PCB生產過程中用焊錫將其填充，使導熱能力提高。電路工作時產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置的銅箔散發掉。在一些特定情況下，專門設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，應將發熱元器件與一般元器件及對溫度敏感的元器件區分開。發熱元器件應錯開分散排列，周圍應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，較好將發熱量大的元器件安裝在下風處，發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熱元器件散熱的路徑上，其結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，要避免在某個區域留有較大的空域。在為多塊PCB配置元器件時也應注意同樣的問題。
（7）盡可能地使進氣與排氣有足夠的距離。對能夠產生高熱量的元器件和集成電路芯片等來說，應把它們放在出風口或利于對流的位置。
（8）發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，設計中應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，應盡量將它們靠近PCB的邊緣，以降低熱阻。
（10）使用導熱材料。為了減少熱傳導過程的熱阻，在高功耗元器件與基材的接觸面上使用導熱材料，以提高熱傳導效率。
（11）改善工藝方法。一些雙面裝有元器件的區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熱設計對PCB布線的要求
（1）根據元器件電流密度規劃較小通道寬度，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，出于經濟性考慮可不采用附加散熱器。
（4）根據元器件功耗、環境溫度及允許較大結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，為此應加大熱傳導面積。接觸平面應平整、光滑，必要時可涂覆導熱硅脂。
（6）熱應力點應考慮應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偏位或立碑等現象，對于0805或0805以下封裝的元器件兩端，焊盤應該保證散熱對稱性，焊盤與印制導線的連接部分的寬度一般不超過0.3mm。
設計在不同階段需要進行不同的格點設置，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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| 發布時間：2019.06.22 來源：電源適配器廠家

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