原创 电路板级热分析-入门简介

今天再次挖一个大坑哈，对电路板级热分析进行一个初步的简单介绍，热分析是个很麻烦的事情，有很多软件可以做这件事情，事实上很大一部分的工作是机构工程师做的，他们根据我们提供的一些参数得到如下图所示的结果：

我们也有我们需要做的事情，因为我们在实际的时候不可能在一开始就把PCB板布好，我们需要做一些初步的计算，知道每个元件在独立的情况下，他们的散热和温度情况。
我们要分析的东西首先注明：
三极管，二极管，Mos管，电阻，继电器
芯片 (单片机, 稳压器, 驱动)
电容（一般是ESR大的需要分析）
PCB板的大电流线
当然我们的步骤是比较简单的，首先确定环境温度，然后计算最大功率下，元件的结温。判断的方法就是把那些散热功率=85%×额定功率和大于1/4W的器件，我们就需要注意他们了。
稳态功耗的计算
下面把所有的公式罗列出来：

单片机的工作电流是和频率有关系的：

电容热计算和纹波电压和ESR有关不详细叙述了。
这里要补充一些内容，对于齐纳管和TVs或者压敏电阻来说，更多的是能量击穿，因此算脉冲能量积分是更有意义的事情，如果算散发功率可能得出错误的结论，也建议大家可以在瞬态的时候使用拉普拉斯方法计算或者直接去求助仿真工具。

计算结温的一般方法是：

封装不一样热阻是不一样的,以三极管为例：

另外就是额定功率可能随着环境温度变化，如电阻的额定功率图：


以上介绍都是热分析中最简单的一部分，实际上热阻是变化的，因此这是个很麻烦的事情，我想花些时间把这些东西讨论清楚。
最后补充一点的是：我们不仅仅只是分析每个元件的功率，也要确定把高热的器件给划分出来，这对于PCB布板来说意义重大。以后可以整理一个实例，给大家看看在一堆高热区域中不谨慎会带来什么结果。