CN101610637B - 用于优化散热的布置电路板的组件的方法及电路设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于优化散热的布置电路板的组件的方法及电路设备，所述电路设备具有通过执行所述方法而布置的多个组件。所述方法包括：沿连接空气入口单元和空气出口单元的虚拟直线，在具有预定宽度的散热区域中，按组件的大小的顺序布置所述多个组件中的预定数量的组件。

Description

用于优化散热的布置电路板的组件的方法及电路设备

本申请要求于2008年6月20日在韩国知识产权局提交的第2008-58360号韩国专利申请的权益，其公开通过引用包含于此。

技术领域

本发明的多方面涉及一种电子电路板中的组件的布置，具体地讲，涉及一种用于优化散热的布置电路板的组件的方法以及一种具有通过执行所述方法而布置的组件的电路设备。

背景技术

近来，包括切换模式电源(switched mode power supply，SMPS)的电子电路已经变得更为小型化和集成化。具体地讲，主要用于电子电路中的诸如功率晶体管的组件在运行时产生大量的热。如果这样的电子电路没有进行适当地散热，则会发生诸如应力(stress)的许多与温度有关的问题。当设计电子电路时，电子组件的布置在散热方面的不足也会导致这样的问题。

发明内容

本发明的多方面提供一种用于优化散热的布置电路板的组件的方法，从而在排放大量热的包括电源电路的电子电路中，通过适当地布置电子组件而得到优化的散热效果。

本发明的多方面还提供一种具有通过执行用于优化散热的布置电路板的组件的方法而布置的组件的电路设备。

本发明的多方面还提供一种用于电路设备以优化散热的电路板。

根据本发明的一方面，提供一种用于优化散热的布置电路板的多个组件的方法，所述电路板具有空气入口单元和空气出口单元，所述方法包括：沿连接空气入口单元和空气出口单元的虚拟直线，在具有预定宽度的散热区域中，布置所述多个组件中的预定数量的组件。

根据本发明的另一方面，提供一种用于实现优化散热的电路设备，所述电路设备包括：电路板，在电路板上安装预定数量的多个电子组件；空气入口单元，为将空气吸入到电路板和所述预定数量的多个电子组件提供空间；空气出口单元，为将空气排放到电路板的外部提供空间；所述预定数量的多个组件，布置在电路板中，其中，沿连接空气入口单元和空气出口单元的虚拟直线，在电路板的具有预定宽度的散热区域中，按组件的大小的顺序布置大小大于预定大小的所述预定数量的多个组件。

根据本发明总体构思的另一方面，提供一种用于实现优化散热的电路板，其中，所述电路板包括预定数量的多个组件，沿连接吸入空气的点和排放空气的点的虚拟直线，在具有预定宽度的散热区域中，按组件的大小的顺序布置所述预定数量的多个组件中的大小大于预定大小的较大的组件。

将在下面的描述中部分地阐述本发明的其它方面和/或优点，且部分在描述中将是显而易见的，或可以通过实施本发明而获知。

附图说明

通过下面结合附图描述实施例，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得明显并更容易理解，附图中：

图1是根据本发明实施例的具有这样布置的组件的电路设备的示意性平面图，其中，通过执行用于优化散热的布置电路板的组件的方法来布置组件；

图2是用于说明根据本发明实施例的用于优化散热的布置组件的方法的第一方面的示图；

图3是用于说明根据本发明实施例的用于优化散热的布置组件的方法的第二方面的示图；

图4a是示出在将根据本发明实施例的组件布置方法应用到包括多个电子组件的电源电路之前空气流动的图像；

图4b是示出在将根据本发明实施例的组件布置方法应用到包括多个电子组件的电源电路之后空气流动的图像；

图5是示出根据本发明实施例的空气阻力根据矩形组件的大小的图像；

图6是示出根据本发明实施例的空气阻力根据圆形组件的大小的图像；

图7是示出根据本发明实施例的空气阻力根据空气入口单元和最靠近空气入口单元的组件之间的距离的图像；

图8是示出根据本发明实施例的空气阻力根据彼此平行布置的两个或更多个组件的图像。

具体实施方式

现在，将详细描述本发明的当前实施例，在附图中示出了本发明的示例，其中，相同的标号始终表示相同的元件。在下面通过参照附图来描述实施例以说明本发明。

图1是根据本发明实施例的具有这样布置的组件的电路设备的示意性平面图，其中，通过执行用于优化散热的布置电路板100的组件的方法来布置组件。

参照图1，电路设备包括：电路板100；空气入口单元110；空气出口单元120；多个组件142、144、146、148。

通常，电路板100为印刷电路板(PCB)，在电路板100中布置有各种大小的电子组件，所述电子组件组成电子电路。

空气入口单元110为电路板100和安装在电路板100上的组件142、144、146、148上的密封空间的空气入口，以吸入空气，空气入口单元110为圆形或矩形，然而，本发明不限于此。空气出口单元120为电路板100和安装在电路板100上的组件142、144、146、148上的密封空间的空气出口，以排放空气。空气出口单元120为圆形或矩形，然而，本发明不限于此。

在本实施例的电路设备中，相对较大的组件142、144、146、148位于具有预定的宽度的散热区域140中，并沿连接空气入口单元110和空气出口单元120的直线布置。下文中，将与所述直线平行的方向称为第一方向，将与第一方向垂直的方向称为第二方向。在这种情况下，在所述密封空间中，空气基本上沿着第一方向从空气入口单元110流动到空气出口单元120。在散热区域140中布置的组件142、144、146、148的几何中心可以位于这样的区域，即，在与中心轴相距组件142、144、146、148的大小的1.5倍内的区域中，所述中心轴为从空气入口单元110到空气出口单元120的虚拟直线，所述大小限定为组件142、144、146、148沿第二方向的长度。例如，如果组件142、144、146、148的大小为20mm，则组件142、144、146、148的中心可以位于距中心轴30mm的距离内。

示例性实施例中给出的描述不限制在散热区域140中布置的组件142、144、146、148的数量或形状。组件142、144、146、148可以与空气入口单元110或空气出口单元120分开大于组件142、144、146、148的大小的距离。例如，如果组件142、144、146、148的大小为10mm，则组件142、144、146、148可以与空气入口单元110或空气出口单元120分开大于10mm的距离。在散热区域140中布置的组件142、144、146、148与空气入口单元110或空气出口单元120分开这样的距离，即，所述距离大于空气入口单元110或空气出口单元120的大小的倒数的5倍，这里，空气入口单元110或空气出口单元120的大小为空气入口单元110或空气出口单元120沿第二方向的长度。例如，如果空气入口单元110的大小为2cm，则组件142、144、146、148可以与空气入口单元110分开大于2.5cm的距离，即，可以分开大于1/2cm的5倍的距离。

如果在散热区域140中布置的组件142、144、146、148具有矩形剖面，则组件142、144、146、148的沿第二方向的宽度大于空气入口单元110或空气出口单元120的大小的1/4，其中，第二方向与从空气入口单元110到空气出口单元120的直线垂直。如果在散热区域140中布置的组件142、144、146、148具有圆形剖面，则组件142、144、146、148的直径可以大于空气入口单元110或空气出口单元120的大小的1/4。

如果组件142、144、146、148包括散热器，则可以将所述散热器布置在散热区域140中，使得所述散热器的边缘方向与所述散热器的对流方向相同，其中，所述边缘方向为散热器的鳍片延伸所沿的方向，即，将要流动穿过散热器的空气所沿的方向。

更具体地讲，本实施例的组件142、144、146、148根据下面论述的两个方面进行布置。

参照图2，关于第一方面，大于预定大小的组件(诸如线性滤波器242、电容器(condenser)244、变压器246、输出电容器248)与中心轴相关地布置在电路板200的散热区域242中，所述中心轴为连接空气入口单元210和空气出口单元220的虚拟直线。线性滤波器242、电容器244、变压器246、输出电容器248与中心轴之间的距离可以在线性滤波器242、电容器244、变压器246、输出电容器248中的每个组件的大小的1.5倍内。线性滤波器242、电容器244、变压器246、输出电容器248的中心可以位于所述距离内。例如，如果线性滤波器242、电容器244、变压器246、输出电容器248中的每个组件的大小为20mm，则线性滤波器242、电容器244、变压器246、输出电容器248的中心可以位于与中心轴相距30mm的距离内。线性滤波器242、电容器244、变压器246、输出电容器248作为组件布置在散热区域242中，并与空气入口单元210或空气出口单元220分开大于所述组件的大小的距离。更具体地讲，如果线性滤波器242、电容器244、变压器246、输出电容器248中最靠近空气入口单元210或空气出口单元220的组件的大小为10mm，则最靠近的组件与空气入口单元210或空气出口单元220分开大于10mm的距离。在散热区域240中布置的线性滤波器242、电容器244、变压器246、输出电容器248可以与空气入口单元210或空气出口单元220分开大于空气入口单元210或空气出口单元220的大小的倒数的5倍的距离。例如，如果空气入口单元210的大小为2cm，则线性滤波器242、电容器244、变压器246、输出电容器248可以与空气入口单元210分开大于2.5cm的距离，即，可以分开大于1/2cm的5倍的距离。

在这种情况下，每个组件对空气对流的影响较弱，并且空气对流均匀地影响电路设备的每个组件。电路板200必须与空气入口单元210分开大于预定的空间，从而可以适当地吸入空气。

参照图3，关于第二方面，水平长度l和垂直长度w之间不同的电子组件布置在电路板上，使得水平长度l和垂直长度w中较短的长度布置为沿与对流方向垂直的第二方向。如果所述电子组件包括散热器，则空气流动所沿的对流方向被布置为所述散热器的边缘方向。因此，沿与所述电子组件的较短的长度垂直的方向和所述散热器的边缘方向施加有少量的空气阻力，以有效地贯穿电路设备实现空气对流。由于第一方面和第二方面而适当地实现空气对流，因此电子组件有效地散热。

图4a是示出在将根据本发明实施例的组件布置方法应用到具有多个电子组件的电源电路之前空气流动的图像。图4b是示出在将根据本发明实施例的组件布置方法应用到包括多个电子组件的电源电路之后空气流动的图像。

图5是根据本发明实施例的空气阻力根据矩形组件的大小的图像。参照图5，当空气在大小大于20mm的矩形组件周围流动时，出现空气阻力，其中，所述大小为组件沿第二方向的长度。因此，因为当空气在所述组件的底部流动时受限，所以需要考虑大小大于15mm的组件的布置。

图6是示出根据本发明实施例的空气阻力根据圆形组件的大小的图像。参照图6，当空气在半径大于15mm的圆形组件周围流动时，出现空气阻力。因此，需要考虑半径大于10mm的组件的布置。

图7是示出根据本发明实施例的空气阻力根据空气入口单元和最靠近空气入口单元的组件之间的距离的图像。参照图7，因为当所述组件与空气入口单元分开小于10mm的距离时出现空气阻力，所以所述组件需要与空气入口单元分开大于15mm的距离。

图8是示出根据本发明实施例的空气阻力根据布置为与第一方向平行的两个或更多个组件的图像。参照图8，如果所述两个或更多个组件之间的沿第二方向的距离大于20mm，则局部出现对流劣化。因此，需要将所述两个或更多个组件布置为沿与连接空气入口单元和空气出口单元的直线垂直的第二方向彼此相距15mm。

本实施例的电路设备可以用于诸如切换模式电源(SMPS)的电源电路设备。

本发明的用于优化散热的布置电路板的组件的方法和具有通过执行所述方法而布置的组件的电路设备可以有效地对由诸如电源电路的电子电路产生的热进行散热，并可以提高电子电路***的可靠性和组件的寿命。

虽然已经示出并描述了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以在这样的实施例中做出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (17)

1.一种用于优化散热的布置电路板的多个组件的方法，所述电路板具有空气入口单元和空气出口单元，所述方法包括：

沿与连接空气入口单元和空气出口单元的虚拟直线平行的第一方向，在具有预定宽度的散热区域中，布置所述多个组件中的一些组件，所述一些组件的大小大于所述多个组件中的其它组件的大小，所述大小为组件沿第二方向的长度，所述第二方向与第一方向垂直，所述散热区域以所述虚拟直线为中心线，在散热区域中布置的所述一些组件的中心位于沿散热区域的宽度方向与所述虚拟直线相距一定距离内，所述距离为所述一些组件的大小的1.5倍，所述宽度方向与第二方向平行，

其中，在散热区域中布置的所述一些组件与空气入口单元或空气出口单元分开一定距离，所述距离大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的倒数的5倍，空气入口单元或空气出口单元的大小为空气入口单元或空气出口单元的沿第二方向的长度。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在散热区域中布置的所述一些组件与空气入口单元或空气出口单元分开一定间隙，所述间隙大于所述一些组件中最靠近空气入口单元或空气出口单元的组件的大小。

3.如权利要求1所述的方法，其中，在散热区域中布置的所述一些组件具有矩形或圆形的剖面，其中，

沿与虚拟直线垂直的第二方向，在散热区域中布置的具有矩形剖面的多个组件的长度大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的1／4，

在散热区域中布置的具有圆形剖面的多个组件的直径大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的1／4，

空气入口单元或空气出口单元的大小为空气入口单元或空气出口单元的沿第二方向的长度。

4.如权利要求1所述的方法，其中，多个组件包括散热器，其中，

以使边缘方向与对流方向相同的方式，将散热器布置在散热区域中，所述边缘方向为散热器的鳍片延伸所沿的方向。

5.一种用于实现优化散热的电路设备，所述电路设备包括：

电路板，在电路板上安装预定数量的多个电子组件；

空气入口单元，为将空气吸入到电路板和所述预定数量的多个电子组件提供空间；

空气出口单元，为将空气排放到电路板的外部提供空间；

所述预定数量的多个电子组件，布置在电路板中，

其中，沿与连接空气入口单元和空气出口单元的虚拟直线平行的第一方向，在电路板的具有预定宽度的散热区域中，布置所述预定数量的多个电子组件中的一些电子组件，所述一些电子组件的大小大于所述预定数量的多个电子组件中的其它电子组件的大小，所述大小为电子组件沿第二方向的长度，所述第二方向与第一方向垂直，所述散热区域以所述虚拟直线为中心线，在散热区域中布置的所述一些组件的中心位于沿散热区域的宽度方向与所述虚拟直线相距一定距离内，所述距离为所述一些组件的大小的1.5倍，所述宽度方向与第二方向平行，

其中，在散热区域中布置的所述一些电子组件与空气入口单元或空气出口单元分开一定距离，所述距离大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的倒数的5倍，空气入口单元或空气出口单元的大小为空气入口单元或空气出口单元的沿第二方向的长度。

6.如权利要求5所述的电路设备，其中，在散热区域中布置的所述一些电子组件与空气入口单元或空气出口单元分开一定间隙，所述间隙大于所述一些电子组件中最靠近空气入口单元或空气出口单元的电子组件的大小。

7.如权利要求5所述的电路设备，其中，在散热区域中布置的所述一些电子组件具有矩形或圆形的剖面，其中，

沿与虚拟直线垂直的第二方向，在散热区域中布置的具有矩形剖面的多个电子组件的长度大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的1／4，

在散热区域中布置的具有圆形剖面的多个电子组件的直径大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的1／4，

空气入口单元或空气出口单元的大小为空气入口单元或空气出口单元的沿第二方向的长度。

8.如权利要求5所述的电路设备，其中，多个电子组件包括散热器，其中，

以使边缘方向与对流方向相同的方式，将散热器布置在散热区域中，所述边缘方向为散热器的鳍片延伸所沿的方向。

9.一种用于实现优化散热的电路板，其中，所述电路板包括预定数量的多个组件，沿与连接吸入空气的点和排放空气的点的虚拟直线平行的第一方向，在具有预定宽度的散热区域中，布置所述预定数量的多个组件中的一些组件，所述一些组件的大小大于所述预定数量的多个组件中的其它组件的大小，所述大小为组件沿第二方向的长度，所述第二方向与第一方向垂直，所述散热区域以所述虚拟直线为中心线，在散热区域中布置的所述一些组件的中心位于沿散热区域的宽度方向与所述虚拟直线相距一定距离内，所述距离为所述一些组件的大小的1.5倍，所述宽度方向与第二方向平行，

其中，在散热区域中布置的所述一些电子组件与将被设置在吸入空气的点处的空气入口单元或与将被设置在排放空气的点处的空气出口单元分开一定距离，所述距离大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的倒数的5倍，空气入口单元或空气出口单元的大小为空气入口单元或空气出口单元的沿第二方向的长度。

10.一种形成电路板的散热区域的方法，所述电路板具有空气入口单元和空气出口单元，所述方法包括：

确定空气入口单元和空气出口单元之间的虚拟直线的第一方向；

沿所述虚拟直线的第一方向设置多个组件中的一些组件，以形成散热区域，所述一些组件的大小大于所述多个组件中的其它组件的大小，所述大小为组件沿第二方向的长度，所述第二方向与第一方向垂直，所述散热区域以所述虚拟直线为中心线并具有预定宽度，在散热区域中布置的所述一些组件的中心位于沿散热区域的宽度方向与所述虚拟直线相距一定距离内，所述距离为所述一些组件的大小的1.5倍，所述宽度方向与第二方向平行，

其中，所述一些组件中最靠近空气入口单元布置的组件与空气入口单元分开一定距离，该距离大于空气入口单元的大小的倒数的5倍，或者所述一些组件中最靠近空气出口单元布置的组件与空气出口单元分开一定距离，该距离大于空气出口单元的大小的倒数的5倍，空气入口单元或空气出口单元的大小为空气入口单元或空气出口单元的沿第二方向的长度。

11.如权利要求10所述的方法，其中，沿所述虚拟直线布置的所述一些组件与空气入口单元分开一定间隙，该间隙大于所述一些组件中最靠近空气入口单元布置的组件的大小，或沿所述虚拟直线布置的所述一些组件与空气出口单元分开一定间隙，该间隙大于所述一些组件中最靠近空气出口单元布置的组件的大小。

12.如权利要求10所述的方法，其中，在散热区域中布置的所述一些组件具有矩形或圆形的剖面，其中，

沿与虚拟直线垂直的第二方向，在散热区域中布置的具有矩形剖面的多个组件的长度大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的1／4，

在散热区域中布置的具有圆形剖面的多个组件的直径大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的1／4，

空气入口单元或空气出口单元的大小为空气入口单元或空气出口单元的沿第二方向的长度。

13.如权利要求10所述的方法，其中，多个组件包括散热器，其中，

以使边缘方向与对流方向相同的方式，将散热器布置在散热区域中，所述边缘方向为散热器的鳍片延伸所沿的方向。

14.一种包括散热区域的电路设备，所述电路设备包括：

电路板，在电路板上安装多个电子组件；

空气入口单元，用于将空气吸入到电路板；

空气出口单元，用于从电路板排放空气；

散热区域，沿与连接空气入口单元和空气出口单元的虚拟直线平行的第一方向来形成所述散热区域，

其中，所述多个电子组件中的一些电子组件沿着所述虚拟直线布置，所述一些电子组件的大小大于所述多个电子组件中的其它电子组件的大小，所述大小为组件沿第二方向的长度，所述第二方向与第一方向垂直，所述散热区域以所述虚拟直线为中心线并具有预定宽度，在散热区域中布置的所述一些组件的中心位于沿散热区域的宽度方向与所述虚拟直线相距一定距离内，所述距离为所述一些组件的大小的1.5倍，所述宽度方向与第二方向平行，

其中，在散热区域中布置的所述一些电子组件与空气入口单元或空气出口单元分开一定距离，所述距离大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的倒数的5倍，空气入口单元或空气出口单元的大小为空气入口单元或空气出口单元的沿第二方向的长度。

15.如权利要求14所述的电路设备，其中，在散热区域中布置的所述一些电子组件与空气入口单元或空气出口单元分开一定间隙，所述间隙大于所述一些电子组件中最靠近空气入口单元或空气出口单元的电子组件的大小。

16.如权利要求14所述的电路设备，其中，在散热区域中布置的所述一些电子组件具有矩形或圆形的剖面，其中，

沿与虚拟直线垂直的第二方向，在散热区域中布置的具有矩形剖面的多个电子组件的长度大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的1／4，

在散热区域中布置的具有圆形剖面的多个电子组件的直径大于空气入口单元和空气出口单元之一的大小的1／4，

空气入口单元或空气出口单元的大小为空气入口单元或空气出口单元的沿第二方向的长度。

17.如权利要求14所述的电路设备，其中，多个电子组件包括散热器，其中，

以使边缘方向与对流方向相同的方式，将散热器布置在散热区域中，所述边缘方向为散热器的鳍片延伸所沿的方向。