Gestión térmica: ¿Cómo mejorar esto en nuestras PCB?

Gestión térmica: ¿Cómo mejorar esto en nuestras PCB?

 

Una de las grandes preocupaciones en el mundo del PCB (Printed Circuit Board) es la gestión térmica de las placas. ¿A qué se refiere esto? Se trata de las técnicas o métodos utilizados para gestionar la emisión de calor del tablero. Puede generar internamente por un sobrecalentamiento o por la temperatura externa del lugar.

En el siguiente artículo hablaremos sobre este fenómeno dentro del diseño PCB. Como el calor puede dañar un equipo y cómo mejorar la gestión térmica para evitar que esto suceda.

¿Qué debemos considerar a la hora de diseñar una PCB?

A la hora de diseñar circuitos eléctricos impresos es fundamental evaluar ciertos aspectos. Si quieres minimizar fallas eléctricas es importante que el diseño de la placa esté en el rango de soporte de altas temperaturas. Aunque algunos circuitos funcionan con enfriamiento adicional, es conveniente utilizar indicadores de calor en el equipo.

A pesar que los componentes eléctricos de una PCB sirven como aislante térmico o disipador de calor, la cantidad puede variar haciendo estéril esta función. La potencia, características del equipo y el diseño del circuito forman parte de los elementos a considerar en una producción de altas temperaturas en una placa.

Muchos optan por ventiladores de enfriamiento o los disipadores de calor. Estas son gestiones térmicas válidas en el proceso de desarrollo de piezas eléctricas. Con esto se elimina el calor de la PCB sin importar si es externo o interno.

Problemas durante el diseño PCB

  • El rendimiento y las dimensiones de los componentes. Si no rinde o el tamaño no es acorde, podemos tener problemas con el funcionamiento del equipo.
  • Componentes que ayudan a evitar el calor. Ventiladores, indicadores, disparadores, entre otros
  • Dimensiones de la PCB. Debe tener el tamaño adecuado para el tipo de equipo que lo necesita.
  • Temperatura externa. Es posible controlar la temperatura interna, pero ¿Qué hay de la externa? Esta impacta directamente en el funcionamiento del equipo, por lo cual es fundamental saber a qué parte del mundo ira.
  • Cuanto calor puede disipar.
  • Diseño óptimo. Para esto un software especializado como Altium Designer puede ser la solución.
Gestión térmica: ¿Cómo mejorar esto en nuestras PCB?

Estos factores permiten que el diseño pueda salir de una forma más funcional en cualquier parte del mundo y equipo. Un método de enfriamiento que funciona es por convección natural. Este posee pequeñas dosis disipadoras de calor. Sin embargo, en caso de un PCB con calor extremo requiere tratamientos más ingeniosos como:

  • Tuberías para el drenaje de calor.
  • Ventiladores de enfriamiento automático..
  • Combinar diferentes técnicas de enfriamiento

Resistencia térmica – ¿Cómo reducirla?

Cuando se estudia la gestión térmica es posible determinar factores, como la resistencia, en el diseño de una PCB. Por ejemplo, si se reduce la resistencia térmica ayuda a transferir el calor con mayor rapidez. Para esto, algunos diseñadores recurren a:

  • Una PCB de cuerpo delgado que minimiza la ruta térmica
  • Incluir diferentes sistemas térmicos para conducir el calor de forma vertical
  • Usar piezas de cobre gruesa para facilitar la conducción del calor de forma horizontal

Por otra parte, el diseñador está obligado a determinar que piezas o componentes generan más calor que otras. Para ello el fabricante debe incluir qué factores y el profesional debe conocerlas. El objetivo es descartar las piezas que podrían afectar su diseño.

¿Cómo es posible determinar que hay una mala gestión térmica en tu diseño?

Hay diferentes métodos, técnicas y herramientas que ayudan a los diseñadores a determinar si hay problemas térmicos con tu tarjeta PCB. Conozcamos cuales son las más eficientes:

Iniciar con un análisis térmico

Este tipo de análisis permite determinar el comportamiento de los componentes y la placa antes distintas temperaturas y condiciones climáticas. El objetivo es conocer, en esencia, como se comporta la fluidez térmica dentro del equipo y sobre la PCB

Al finalizar el análisis se arrojan ciertos resultados. Estos, pueden ser colocados en un simulador y ver cómo se comporta la temperatura en diferentes escenarios.

Método de observación de la placa

Inspeccionar visualmente la placa es la manera más directa que tiene la persona para determinar la gestión térmica, de forma inmediata. Allí podrá ver si hay algo quemado, cables fundidos, conexiones rotas, entre otros.

Cámaras infrarrojas

Una cámara IR es la herramienta preferida de los ingenieros. Esto les permite saber, en un prototipo, si la gestión térmica está funcionando o no. Además de mostrar donde el calor es mayor, también sirve para identificar piezas falsas, defectuosas o dañadas.

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