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做電熱仿真,有一頁設置,上面其實給出了關于熱量的參數:傳遞,導熱系數等。
以此,來講講關于熱的基礎知識。
01傳導方式
熱量傳遞三種基本方式:熱傳導(Heat conduction),熱對流(Heat convection),熱輻射(Thermal radiation)。
02導熱系數
導熱系數反映的是物質的導熱能力,可以理解為物質的固有能力,因為這種能力是由物質的原子或分子結構本身決定的。
產品中所用的PCB板,是FR4與銅組成的復合結構。FR4環氧樹脂導熱系數0.2~0.8 W/(m·K),銅的導熱系數約為400 W/(m·K),PCB板導熱系數經驗值,平面方向(x-y)的導熱系數約為10~45 W/(m·K),垂直方向(z)的導熱系數約0.3 W/(m·K)。
鋁的導熱系數約為237 W/(m·K),導熱系數比銅差了好多。那為什么大多數散熱器是用鋁做的?
原因如下:
1.鋁的比熱容比銅大,散熱的速度快;
2.鋁的密度比銅小,做出的成品自然比銅做的輕;
3.鋁的價格比銅便宜。
03熱阻(Thermal Resistance)
簡單來說,熱敏的定義:當有熱量在物體上傳輸時,在物體兩端溫度差與熱源的功率之間的比值。
這里的理解可以和電學聯系在一起,即熱流相當于電流,溫度差相當于電壓,熱阻相當于電阻。
熱阻也可以理解為,熱量傳導過程中遇到的阻力。
由定義可知:
一個物體的不同點,如果熱源相同,有溫度差的話,熱阻是不同的。
熱阻不同的情況,說明熱流在傳輸路徑上遇到的阻力不同,也就是周邊介質或介質間傳熱能力不同。
兩物體接觸,影響的因素:物體的幾何形狀,物體接觸面積,有無縫隙,以及在縫隙中是否有填充物體,這些都會影響熱阻。
減小接觸熱阻的措施有:增大接觸面積&縫隙中填充導熱硅脂。
04IR Drop&熱仿真相關操作
Sigrity 中Power DC,一般用到的就是IR Drop&熱仿真。所謂的電熱協同仿真就是兩者的結合,搞定兩個就行了。
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仿真軟件只是個操作,實際設計中,影響PCB散熱的因素:
所以在一些設計上,會看到平面層上打著密密麻麻的孔,除了過電流的需要,還可以很好地散熱。當然,正如前面的知識分享中所提,過孔的間距是有要求的。
之前有看過Thermal工程師做熱分析,有機構相關知識,也有電熱相關的基礎知識,相關設置項:Grease,Air flow 風扇轉速等參數。
知識是互通的,只不過細化更深,考慮的因素更多,更注重細節參數。所以,越來越發現,知道自己不知道的很多。