电子散热器 PCBA 的工作原理

热量传导原理

• 发热源到 PCB 的传导：电子设备中的发热元件，如芯片、功率器件等，在工作时会产生大量热量。这些发热源与 PCB（印刷电路板）紧密连接，热量通过接触界面以热传导的方式传递到 PCB 上。通常，为了增强热传导效果，会在发热源与 PCB 之间涂抹导热硅脂等导热材料，减少热阻，使热量更顺畅地传导到 PCB。

• PCB 内部的热量传导：PCB 本身是由绝缘层和金属布线层组成。金属布线层一般为铜箔，具有良好的导热性能。热量在 PCB 内部通过铜箔等金属材料进行传导，从发热源附近的区域向 PCB 的其他区域扩散。多层 PCB 还可以通过增加导热过孔等方式，将热量从一个层面传导到其他层面，加快热量在整个 PCB 上的分布，以便更好地进行散热。

散热原理

• 自然对流散热：电子散热器 PCBA 通常会设计成具有一定的形状和结构，以利于空气的自然对流。当 PCB 表面温度升高时，周围空气被加热，热空气由于密度变小而上升，冷空气则会补充过来，形成自然对流。通过这种空气的流动，将 PCB 表面的热量带走，实现散热。为了增强自然对流散热效果，PCBA 上可能会设计一些散热鳍片或散热孔等结构，增加空气与 PCB 表面的接触面积和空气流动路径，使热量能够更有效地散发到周围环境中。

• 辐射散热：任何物体只要温度高于绝对零度，都会向外辐射热量。电子散热器 PCBA 的表面也会通过热辐射的方式将热量散发到周围空间。辐射散热的强度与 PCBA 表面的温度、发射率等因素有关。一般来说，表面颜色较深、粗糙度较大的 PCBA 发射率较高，辐射散热效果相对较好。为了提高辐射散热能力，可以在 PCBA 表面涂覆具有高发射率的散热涂层。

• 强制风冷散热（部分情况）：在一些对散热要求较高的电子设备中，电子散热器 PCBA 可能会配合风扇等强制风冷装置进行散热。风扇会强制空气流动，使空气以一定的速度流过 PCB 表面，带走更多的热量。与自然对流相比，强制风冷能够显著提高散热效率，降低 PCB 和发热元件的温度。PCBA 的设计会考虑与风扇的配合，例如在 PCB 上设置合适的风道，引导空气流向发热元件集中的区域，以达到最佳的散热效果。

温度监测与控制原理

• 温度传感器：为了实时监测电子散热器 PCBA 的温度，通常会在 PCB 上安装温度传感器。温度传感器可以将温度信号转换为电信号，常见的有热敏电阻、热电偶等。热敏电阻的阻值会随温度变化而变化，通过测量其电阻值可以计算出温度。热电偶则是利用两种不同金属材料在不同温度下产生的热电势差来测量温度。温度传感器会将测量到的温度数据传输给控制电路。

• 控制电路：控制电路根据温度传感器传来的温度数据进行处理和判断。当温度超过设定的阈值时，控制电路会采取相应的措施来调节散热。例如，对于采用强制风冷的系统，控制电路可以通过调节风扇的转速来增加散热能力。通常采用脉宽调制（PWM）技术来控制风扇电机的转速，根据温度的高低调整 PWM 信号的占空比，从而改变风扇的转速，实现对散热的精确控制。