PCB的铜皮面积、铜皮厚度、板材材质、PCB层数都影响到模块散热。常用板材FR4(环氧树脂)是很好的导热材料,PCB上元器件的热量可以通过PCB散热。特殊应用情况下,也有采用铝基板或陶瓷基板等热阻更小的板材。
PCB的布局布线也要考虑到模块的散热:a).发热量大的元件要避免扎堆布局,尽量保持板面热量均匀分布;b).热敏感的元件尤其应该远离热量源;c).必要时采用多层PCB;d).功率元件背面敷铜平面散热,并用“热孔”将热量从PCB的一面传到另一面。
如图4所示,上面两图为没有采用此方法时,MOS管表面温度和背面PCB的温度;下面两图为采用“背面敷铜平面加热孔”方法后,MOS管表面温度和背面铜平面的温度,可以看出:
MOS管表面温度由98.0℃降低了22.5℃;
MOS管与背面的铜平面的温差大大减小,热孔的传热性能良好。
图4 背面敷铜加热孔的散热效果
2、运用更有效的散热技术。
利用传导、辐射、对流技术将热量转移,这包括采用散热器、风冷(自然对流和强迫风冷)、液冷(水、油)、热电致冷、热管等方法。
热设计时,还须注意:
a.对于宽压输入的电源模块,高压输入和低压输入的发热点和热量分布完全不同,需全面评估。短路保护时的发热点和热量分布也要评估;
b.在灌封类电源模块中,灌封胶是一种良好的导热的材料。模块内部元件的表面温升会进一步降低。
除了上述提及的电源热设计技巧之外,还可以直接选用高性能的隔离DC-DC电源模块,可快速为系统提供高靠性的供电隔离解决方案。致远电子基于近二十年的电源设计经验积累,自主研发设计自主电源IC,打造全工况优选定压DC-DC电源P系列,满足所有工况需求,为用户提供稳定、优质的供电解决方案。致远电子自主电源IC相较于传统方案,内部集成短路保护、过温保护等保护功能,具备更高的集成度与可靠性,保证全工况高效、稳定供电,能够为用户I/O及通信隔离等应用提供标准、可靠的供电解决方案。