Разделение самонагревающихся компонентов малой мощности на печатной плате

Я начинающий инженер, только что закончивший колледж и работающий в небольшой компании, и у меня есть вопрос об электронном самонагреве и о том, как предотвратить распространение тепла в печатной плате на чувствительные к теплу компоненты, такие как термисторы, которые используются. Для измерения температуры окружающей среды в настоящее время существуют проблемы в нескольких конструкциях, когда температура внутри корпуса увеличивается на полградуса C, а дорожки проходят непосредственно к термистору без тепловых разгрузок или с учетом размера дорожки. Устройства, с которыми я столкнулся, обычно пытаются считывать температуру окружающей среды с точностью 0,25% в диапазоне от -20 до 85 °C (в настоящее время это делается в некоторых конструкциях за счет наличия двух отдельных плат в корпусе с небольшими проводами, проложенными между ними)

«Горячие» компоненты — это в основном импульсный источник питания и микроконтроллер, в большинстве случаев для некоторых проектов, которые я рассматриваю, они работают на 10-20 мВт, а размер печатной платы обычно составляет около 2 дюймов x 4 дюйма.

Не лучше ли разместить под этими компонентами большие заземляющие пластины, чтобы попытаться рассеять тепло на этой стороне платы? Или тепло будет просто передаваться диэлектрику печатной платы и таким образом нагревать термистор?

Кроме того, было бы лучше проложить более тонкие дорожки с тепловым рельефом до термистора, чтобы сократить передачу тепла через дорожки, или лучше проложить более широкие дорожки, чтобы попытаться рассеять тепло, прежде чем добраться до термистора?

Обычное значение термистора, на которое я смотрю, составляет 10k-2 NTC.

Это SMD или сквозное? Со сквозным отверстием проблем быть не должно.
Я видел компоненты SMD и сквозные термисторы (как радиальные, так и осевые), и проблема все еще сохраняется. Корпус спроектирован так, чтобы воздух проходил сквозь него, монтировался на стене, имел вентиляционные отверстия сверху и снизу, только естественная конвекция.
Что термистор пытается измерить?
Температура окружающей среды в помещении
Для вас так важна погрешность в 0,5 градуса?
0,25% по какой шкале? % на самом деле не имеет смысла, на мой взгляд, если это не в Кельвинах с истинным нулем. Вы имеете в виду 0,25 градуса?
Энди, да, на линейке датчиков я смотрю на компанию, которая продает датчик, говоря о точности 0,25% по всему диапазону компонента (на самом деле я не знаю, что здесь пытаются сказать продавцы), но я думаю, что выше ИБП хотят видеть показания +-0,05 C от окружающего воздуха.
Чтобы получить точность некоторых других продуктов, они калибруют каждый из них, прежде чем выйти за дверь, чтобы максимально приблизиться к нему, и в некоторых случаях это было успешно, но не в других. Я думаю, что для этих продуктов компания изготавливает специальные термисторы. Думаю, мне следует перефразировать вопрос, какие методы я могу использовать в других конструкциях, чтобы предотвратить попадание тепла на термисторы через печатную плату.
Самонагревание - это проблема теплового сопротивления целевому воздуху, воздушному потоку и тепловой изоляции от источника тепла. Медные экраны имеют определенное значение C/W на квадратный дюйм, зависящее от воздушного потока, или. Двусторонние переходы помогут уменьшить градиент. Ориентация тоже может влиять. Термостаты обычно максимизируют изоляцию термистора от электроники и располагаются как можно ближе к вентиляционным отверстиям на дне, но при этом имеют большую задержку из-за отсутствия потока воздуха.

Ответы (2)

Вот подход к тепловой изоляции при сохранении некоторой механической прочности — (микросхема представляет собой закопанную в печь опору напряжения стабилитрона — в реальной работе она будет иметь изолятор из вспененного уретана): Наряду с широкими прорезями, обратите внимание на более тонкие. слева и справа, а слоты сверху и снизу.

введите описание изображения здесь

Медь, даже 34 мю м меди будет проводить много тепла, поэтому требуются более узкие и длинные дорожки, а также ограничение количества ламината (теплопроводность пропорциональна площади поперечного сечения, деленной на длину).

Теплопроводность ламината печатной платы анизотропна и намного выше параллельно поверхности, чем через печатную плату, из-за направления переплетения стеклоткани. По этой причине поворот шаблона на 45° может дать заметную разницу.

Но лично я бы сделал V-образную канавку или мышью на печатной плате с тонкой припаянной или вставленной перемычкой поверх нее, а затем отломил бы ее и собрал с изоляцией между ними, если точность так важна.

Или вы можете подумать о том, чтобы просто подделать его и компенсировать ошибку из-за другой схемы либо вторым датчиком, либо тепловой моделью. Это был бы интересный проект, на который можно было бы потратить некоторое время, если вы не заняты.

PS Иногда можно использовать рассеивание мощности, установив горячие части в направлении верхней части вентилируемого корпуса, чтобы воздух комнатной температуры втягивался снизу, над датчиком. Я подозреваю, что ваши уровни мощности слишком низки, чтобы это могло быть полезным эффектом в этом случае.

Использовали ли они причудливый маршрут с вертушками вместо маршрута с квадратным периметром с прямыми прямыми мостами, чтобы увеличить длину?
@DKNguyen Я так думаю, и чтобы поддерживать его достаточно хорошо со всех 4 сторон и учесть необходимые проводники (всего 9). А может быть, им просто нравились свастики. Для датчика температуры может быть оптимальным другое расположение.
(примечание: разводка печатной платы может быть незаконна в Германии)

Судя по тому, что я видел в комнатном термостате (разрешение 0,1°C), следы были настолько тонкими, насколько это возможно. Печатная плата имела многочисленные воздушные зазоры для изоляции датчика от тепла, выделяемого регулятором напряжения.

Датчик был размещен в углу платы, и в нем были просверлены отверстия для ограничения прохождения тепла через плату. В этом месте медь не заливают. Оставалось так мало материала, что он мог легко сломаться при нагрузке. В корпусе устройства рядом с датчиком были соответствующие вентиляционные отверстия для подачи пробы воздуха из помещения непосредственно на датчик.

Воздушный зазор для изоляции (только для иллюстрации)

Согласно техническому описанию, устройство по-прежнему имело смещение, программируемое на заводе/пользователе (+-3,5 °C), для устранения любой ошибки смещения, вызванной нагревом устройства.

Также может быть хорошей идеей включать питание датчика только при отборе проб, чтобы предотвратить его непосредственный нагрев.

Источник изображения

Тепловые рельефы используются, когда это возможно, но будут ли большие заземляющие пластины под горячими устройствами контрпродуктивными и просто нагреют всю плату, или это поможет рассеять тепло? И в тех случаях, когда тепловая разгрузка не может быть достигнута из-за более полных плат, будет ли толстая дорожка просто поглощать тепло и передавать его термистору? Я бы предположил, что тонкая дорожка будет переносить тепло хуже, чем толстая, но тогда мне интересно, будет ли ток через более резистивную тонкую дорожку нагреваться больше?
Разделение самонагревающихся компонентов малой мощности на печатной плате
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v