Comment pouvez-vous améliorer la conception de votre PCB pour la puissance et l’efficacité thermique ?

1 Choisissez les bons composants

Lors de l’optimisation de la conception de votre PCB pour la puissance et l’efficacité thermique, la sélection des composants les plus appropriés est la première étape. Tenez compte de la tension et du courant de fonctionnement, de la dissipation de puissance et de la résistance thermique, ainsi que de la taille et de la disposition de l’emballage lorsque vous faites votre choix. Les régulateurs à faible chute (LDOs) sont une bonne option pour une meilleure efficacité, tandis que les dispositifs à montage en surface (SMDs) sont préférables pour la dissipation de chaleur. De plus, les circuits intégrés (CI) avec condensateurs et résistances de découplage intégrés peuvent réduire le nombre de composants externes. Tous ces facteurs peuvent aider à minimiser la production et le transfert de chaleur tout en améliorant l’intégrité du signal.

2 Optimiser le réseau de distribution d’électricité

Le réseau de distribution d’énergie (PDN) est la partie du PCB qui relie la source d’alimentation aux composants de charge, constitués de traces, de plans, de vias, de connecteurs et de condensateurs de découplage. Il est important d’optimiser le PDN pour s’assurer que les composants de charge reçoivent une alimentation stable et propre. Pour ce faire, vous devez prendre en compte des facteurs tels que la largeur et la longueur de trace, la surface et la forme planes, ainsi que la taille et le nombre. Par exemple, utilisez un calculateur de largeur de trace pour déterminer la largeur optimale de vos traces en fonction du courant, de la température et de l’épaisseur du cuivre. De plus, utilisez des plans grands et continus pour augmenter la capacité et réduire l’impédance du PDN. De plus, les vias petits et multiples peuvent réduire la résistance et l’inductance du PDN. Enfin, utilisez un calculateur de taille via pour déterminer la taille optimale de vos vias en fonction du courant, de la température et de l’épaisseur du cuivre.

3 Ajouter des condensateurs de découplage

Les condensateurs de découplage sont des condensateurs placés à proximité des broches d’alimentation des composants de charge pour assurer le stockage et le filtrage locaux de l’énergie. Ils aident à lisser les fluctuations de tension et le bruit causés par l’activité de commutation des composants de charge et l’impédance PDN, améliorant ainsi la puissance et l’efficacité thermique de votre conception de PCB. Lors de la sélection des condensateurs de découplage, tenez compte de facteurs tels que la valeur et le type de capacité, l’emplacement et l’orientation, ainsi que le nombre et la distribution. Par exemple, utilisez des condensateurs céramiques pour le découplage haute fréquence et des condensateurs électrolytiques pour le découplage basse fréquence. Placez les condensateurs de découplage aussi près que possible des broches d’alimentation des composants de charge et orientez-les parallèlement aux traces d’alimentation pour minimiser la zone de boucle et l’inductance. En outre, utiliser plusieurs condensateurs de découplage avec différentes valeurs et types de capacité pour couvrir l’ensemble du spectre de fréquences et du profil d’impédance des composants de charge et du PDN; une combinaison de condensateurs 0,1 uF, 1 uF et 10 uF pour chaque composant de charge est recommandée, répartie uniformément sur le circuit imprimé.

4 Mettre en œuvre la gestion thermique

La gestion thermique est le processus de contrôle de la température du PCB et des composants pour éviter la surchauffe et le stress thermique. Il s’agit d’utiliser des méthodes passives et actives pour améliorer la dissipation et le transfert de chaleur. La mise en œuvre de la gestion thermique peut améliorer la puissance et l’efficacité thermique de votre conception de PCB. Les facteurs à prendre en compte comprennent les vias thermiques, les dissipateurs thermiques et le débit d’air. Les vias thermiques sont placés près des composants générateurs de chaleur pour conduire la chaleur de la couche supérieure vers la couche inférieure ou un dissipateur thermique. Les dissipateurs thermiques sont des dispositifs métalliques fixés à des composants générateurs de chaleur pour augmenter la surface et exposer la chaleur à l’air ambiant ou à un ventilateur de refroidissement. Le flux d’air est le mouvement de l’air autour du PCB et des composants pour éliminer la chaleur par convection. Utilisez un ventilateur ou un évent de refroidissement pour créer ou améliorer la circulation de l’air, ainsi que pour éviter toute obstruction ou point chaud sur le circuit imprimé. De plus, utilisez plusieurs vias thermiques de grand diamètre remplis de pâte thermique ou de soudure, ainsi que des dissipateurs thermiques avec des ailettes ou des broches appliquées avec de la graisse ou du ruban thermique, pour une conductivité thermique et un contact améliorés.

5 Voici ce qu’il faut prendre en compte

Il s’agit d’un espace pour partager des exemples, des histoires ou des idées qui ne correspondent à aucune des sections précédentes. Que voudriez-vous ajouter d’autre?