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最大化双相电源模块散热性能的多层PCB布局设计【澳门百乐门在线官网】

编辑:澳门百乐门在线官网 来源:澳门百乐门在线官网 创发布时间:2021-03-28阅读53392次
  

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澳门百乐门:电源系统设计工程师希望在更小的基板面积上构建更高的功率密度,对于必须反对更低功耗的FPGA、ASIC、微处理器等大电流阻抗的数据中心服务器和LTE基站来说。 为了超过更高的输入电流,静电系统被用于更多。 为了在更小的基板面积上超过更高的电流水平,系统设计工程师取消了共存电源解决方案,可以自由选择电源模块。

这是因为电源模块得到了受欢迎的自由选择,以降低电源设计的复杂性,解决问题,解决与DC/DC转换器相关联的印刷电路板(PCB )的布局问题。 研究了用于最大化两相电源模块风扇性能的通孔配置的多层PCB布局方法。 其中的电源模块可以安装为2系统20A单相输入或1系统40A相输入。 带通孔的样品基板被设计为使电源模块的风扇超过更高的功率密度,即使需要散热器和风扇也可以工作。

图1 :还包括两个20a输入的ISL8240M电路,所以这个电源模块怎么能构建这么低的功率密度? 图1电路图所示的电源模块,因为其基板用于铜材涂料,所以得到了仅8.5C/W的极低热阻。 为了给电源模块提供风扇,电源模块安装在具有必要加装特性的高效率导电基板上。

该多层电路基板具有一个顶层迂回层(安装有电源模板)和通过通孔与顶层连接的两个内部挖掘铜平面。 这个结构有非常低的导电系数(低热阻),使电源模块的风扇变得容易。 为了解决这一现象,我们分析了ISL8240MEVAL4Z评估板的构建(图2 )。

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这是在4层电路基板上反对2路20A输入的电源模块评价基板图2:ISL8240MEVAL4Z电源模块评价基板该电路基板具有4个PCB层,标称厚度为0.062英寸(10% ),如图3右图所示,使用层叠分类, 图3:ISL8240M电源模块使用的4层0.062电路基板的层叠顺序该PCB主要由FR4电路基板材料和铜构成,有少量的焊锡、镍和金。 表1显示了主要材料的导电系数。

SAC305*是最受欢迎的无铅焊料,由96.5%锡、3.0%银和0.5%铜组成。 用W=瓦特、in=英寸、C=摄氏、m=米、K=开尔文公式1确认材料的热阻。 式1 :为了确认图3的电路基板上部铜层的热阻,计算出的材料的热阻取铜层的厚度(t ),除以导电系数和截面积的积。 为了便于计算,使用1平方英寸作为截面积。

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在这种情况下,A=B=1英寸。 铜层的厚度是2.8铣削(0.0028英寸)。 这是在1平方英寸的电路板区域堆积了2盎司铜的厚度。

系数k是铜的W/(in-C )系数,其值等于9。 因此,对于该1平方英寸2.8耳铜的热流,热阻为0.0028/9=0.0003C/W。 利用图3所示的各层尺寸和表1的适当k系数,可以计算各层的1平方英寸电路基板区域的热阻。

结果如图4右图所示。 图4:1平方英寸基板层的热阻从这些数字中可以看出33.4毫米(t5 )层的热阻最低。 图4中的所有数字表示从最上层到最下层的4层1平方英寸电路板的总热阻。 追加连接到基板的最上层到最下层的通孔怎么样? 分析除此贯通孔外还连接的情况。

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