Печатная плата с высокой тепловой нагрузкой в ​​течение короткого времени

Я получил конвертеры за 30 баксов на 4-х слойной плате (70х130мм). Каждый будет рассеивать ~ 2 Вт в течение обычно 30 секунд, после чего следует очень длинный перерыв> 10 минут, и я беспокоюсь о перегреве. Хотя это не проблема безопасности (чипы защищены), я хотел бы избежать подобных проблем.

Мой подход:

  • 2 слоя полной меди с большим количеством тепловых переходов. Остальные 2 слоя примерно на 90% состоят из меди.
  • Тепловая масса больших катушек индуктивности должна помочь
  • 120-мм вентилятор прямо над компонентами
  • Воздушный поток должен значительно увеличить Rca (тепловое сопротивление корпуса к окружающей среде).

Если этого недостаточно, чтобы избавиться от 60 Вт тепла, я мог бы добавить алюминиевый блок на нижней стороне.

Вопрос: Как вы думаете, это жизнеспособное решение?

введите описание изображения здесь введите описание изображения здесь

Вы сказали: чипы защищены — так чего же вы пытаетесь добиться?
Подача воздуха прямо вниз может привести к застою нескольких центральных стружек. Это может не иметь значения, если печатная плата обладает высокой теплопроводностью по всей плате. Тем не менее, продувание воздуха через борт было бы лучше. Либо так, либо, если нынешнее положение вентилятора является механическим, переместите компоненты с низким тепловыделением в застойный центр, а компоненты с высоким тепловыделением — к краю платы, где поток воздуха хороший.
Энди: Я не хочу, чтобы защита активировалась. Нил: Спасибо. Я могу переставить вентилятор и добавить воздуховоды, чтобы создать лучший поток. Может быть, я мог бы добавить стены с трех сторон вентилятора, чтобы воздух мог выходить только с одной стороны?

Ответы (2)

60 Вт x 30 секунд = 1800 Дж

Это распространение в течение 10 минут будет означать среднее рассеивание 3 Вт для довольно большой платы.

Если за эти 30 секунд ничего не перегревается, все должно быть в порядке. В противном случае радиатор, в который можно сбрасывать эту энергию, может облегчить работу.

Сколько радиатор? Хорошо, чтобы поднять металл до температуры джоулей на грамм на градус С. Для алюминия это 0,9, поэтому, допустим, вы хотите, чтобы радиатор не нагревался более чем на 40 градусов выше температуры окружающей среды для импульса.

1800 Дж / 0,9 / 40 градусов = не менее 50 граммов алюминия.

Это не совсем говорит вам, как быстро температура радиаторов может рассеять эту энергию. Так что, вероятно, при последующих импульсах будет немного теплее. Но вам не нужно много металла, чтобы поглотить худшую часть импульса.

Спасибо! Не думал думать о вычислении повышения температуры. Катушки индуктивности весят ~80 г (медь + феррит). Если теперь я вычту удаленную энергию из 60 Вт, она должна быть достаточно прохладной;)
Феррит - 0,8, а медь - 0,39, не совсем уверен, какими будут отношения, но даже если весь вес будет из меди, это должно привести только к повышению на 58 градусов, поэтому в вашем приложении это будет меньше. а еще у вас теплоемкость печатной платы 1.15

Ваша печатная плата будет иметь около 1/2 секунды тепловой постоянной времени между каждым регулятором. [Один см равен 1,14 секунды, 2 см в 4 раза длиннее, 3 см в 9 раз длиннее)

Нагрев будет примерно равномерным в течение 30-секундного импульса.

ИМХО нужен охлаждающий воздух.

Центральная область может отводить тепло в 4 направлениях (или даже в 8, если использовать углы), так что мертвая зона не имеет значения.

Но с сопротивлением тепловому распространению 4 градуса на ватт из этой центральной области и с 30 ваттами в центральной области у вас будет повышение температуры на 4 * 30 = 120 градусов C.

Если вы переделываете печатную плату, учитывайте 2 унции на квадратный фут для двух плоскостей.

===================================

Кстати, вы можете смоделировать это в SPICE с резисторной сеткой 7 на 13 (с разрешением 1 см, если считаете, что этого достаточно). Сделайте каждый резистор сопротивлением 70 Ом, чтобы получить тепловую характеристику 70 градусов Цельсия на ватт. Затем введите 3 ампера в каждый из внутренних узлов. Заземлить периферию ????? нет. Это недействительно.

Как предлагает другой ответ, вычислите тепловую емкость для каждого квадратного сантиметра и добавьте ее к каждому внутреннему узлу в виде сосредоточенного конденсатора.

Кстати, ваши трассы достаточно широки, чтобы выдержать 2000 ампер??? вне борта?

==========================

В тепловом мышлении я использую тепловое сопротивление стандартной медной фольги (1 унция / квадратный фут), которое составляет 70 градусов C на ватт на квадрат фольги.

Поскольку есть два внутренних слоя, сплошные листы, боковая Rthermal составляет 35 градусов на ватт на квадрат для квадрата любого размера.

Теперь нарисуйте сетку и нагрейте любой из внутренних квадратов. Вы увидите восемь соседних квадратов как пути выхода тепла, таким образом, Rthermal упадет в 8 раз, до 4 градусов C на ватт.

Вы можете включить следующий набор окружающих квадратов, восемь из них, края в 3 раза больше исходного размера), но плотность компонентов предполагает, что итерация не требуется.

Вы, кажется, цитируете информацию, которой нет в вопросе. Например, C/W чипов и общий ток 2000А. Не могли бы вы поделиться, где может быть эта информация?
@Reroute Спросите его, сколько времени потребуется, чтобы тепло распространилось по кристаллическому кубу кремния размером 1 метр.
Печатная плата с высокой тепловой нагрузкой в ​​течение короткого времени
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v