CN215453770U - 一种实现pcb低温启动与高温散热的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实现PCB低温启动与高温散热的结构，包括PCB，所述PCB的被加热器件和高温散热芯片上方设置有PCB散热器，所述PCB散热器粘连有加热膜，被加热器件处于所述加热膜的热辐射范围内，所述加热膜的一端连接接线端子公座，所述接线端子公座电连接接线端子母座，所述接线端子母座通过开关自动控制模块与电源连接，所述开关自动控制模块电连接温度传感器，用于控制接线端子母座与电源的连接或者断开。本实用新型实现同一PCB分别在高低温环境中正常工作，既保证了低温启动和高温散热的功能，又降低了PCB的设计难度，增加了设备可靠性，有效的解决了低温环境中设备不能正常工作的问题。

Description

一种实现PCB低温启动与高温散热的结构

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，具体的说，是一种实现PCB低温启动与高温散热的结构。

背景技术

目前电子设备的技术要求不断攀高，最低工作温度需要达到-40℃甚至更低，这就要求PCB需要在低温环境下启动。然而，某些必须的电子元器件不能在低温下正常工作，导致整个设备在低温环境中无法正常工作。这就需要给设备中PCB上的元器件加热，以保证设备在低温环境下的正常使用。

现有技术中有两种解决方法，第一种方法如图1所示，通过PCB100上安装的功率电阻110给被加热器件120加热：通过PCB100上的温度传感器130监测温度，当环境温度低于某一值时，给功率电阻110通电，功率电阻110放出热量，热量通过PCB100传导给被加热器件120，其中热量传导方式如图2中a所示：功率电阻110的热量经过孔150传导至内部铜层140，再由内部铜层140传导至被加热器件120。存在的缺点是：1)加热效率低：功率电阻110发出的热量经内部铜层140传导至被加热器件120时，会有较大损耗；2)此种加热方式要求功率电阻110不能远离被加热器件120，对PCB布局有较大影响；3)当功率电阻110过多时，增加了PCB布线复杂度，降低了设备可靠性，增加了设备成本。

第二种方法如图3所示，在PCB需要加热的位置，设置加热体(加热体为PCB内部或表面的加热铜线)与温度传感器。通过控制被加热器件局部导线的截面积和长度，得到不同的加热效率，给器件加热。具体为：PCB200上包括被加热区域210和温度传感器240，在加热区域210的PCB表层或内层均匀铺设的铜线220，铜线220的一端通过开关模块230与输入电源VCC连接，另一端与接地端GND连接，保证开关模块230导通时，铜线220正常导电。当温度传感器240检测到环境温度低于某一阈值时，开关模块230导通，铜线220通电产生热量，给被加热区域210加热。PCB内部铺设铜线的加热方案截面图如图4所示。由于第二种方法仍然是在PCB上进行设计，其加热导线位于PCB芯片下方，加大了PCB设计复杂度以及对PCB可靠性带来不可预计的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种实现PCB低温启动与高温散热的结构，用于解决现有技术中解决低温启动方法增加了PCB布线复杂度和降低PCB可靠性的问题。

本实用新型通过下述技术方案解决上述问题：

一种实现PCB低温启动与高温散热的结构，包括PCB，所述PCB的被加热器件和高温散热芯片上方设置有PCB散热器，所述PCB散热器粘连有加热膜，被加热器件处于所述加热膜的热辐射范围内，所述加热膜的一端连接接线端子公座，所述接线端子公座电连接接线端子母座，所述接线端子母座通过开关自动控制模块与电源连接，所述开关自动控制模块电连接温度传感器，用于控制接线端子母座与电源的连接或者断开。

当温度传感器检测到环境温度低于设定值时，开关自动控制模块将电源与接线端子母座连通，使加热膜通电发热，给被加热器件加热；当环境温度高于设定值时，开关自动控制模块将电源与接线端子母座断开，加热膜断电，停止给被加热器件加热。

PCB工作时，被加热器件和高温散热芯片工作时产生的热量可以通过PCB散热器传导至空气中，可以有效降低被加热器件和高温散热芯片的温度，使被加热器件和高温散热芯片正常工作。

加热膜与PCB散热器粘连在一起，电源通过开关自动控制模块、接线端子公座和接线端子母座对加热膜供电，对PCB设计不造成影响，对PCB散热器设计不造成影响，不增加PCB布线复杂度，没有降低PCB可靠性。

所述加热膜通过3M胶与PCB散热器粘连。3M胶不仅可以固定加热膜，因3M胶较差的导热性能，作为较好的隔热材料，可以防止加热膜产生的热量经PCB散热器直接逸散到空气中。

所述接线端子公座与接线端子母座通过导线连接或者硬连接。

所述被加热器件为PCB上在低温环境启动时需要加热的芯片。

所述PCB散热器设置有多个凸台，每个凸台连接一个被加热器件或一个高温散热芯片；所述加热膜上设置有用于所述凸台贯穿的方孔。可以为多个被加热器件加热，为多个高温散热芯片散热。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型通过对环境温度的检测控制加热膜，实现低温加热与高温散热，实现同一PCB分别在高低温环境中正常工作。在不影响高温散热的基础上，增加了PCB在低温环境下正常工作的功能，相比于现有技术，该结构降低了PCB设计及布局的复杂度，避免对PCB可靠性造成影响，也不对散热器的设计造成影响。既保证了低温启动和高温散热的功能，又降低了PCB的设计难度，增加了设备可靠性，有效的解决了低温环境中设备不能正常工作的问题。

(2)本实用新型将加热部分与PCB原有功能独立出来，与PCB散热器结合在一起，仅仅需要增加自动开关控制模块部分，对原PCB几乎没有影响。

附图说明

图1为现有技术中功率电阻加热俯视图；

图2为现有技术中功率电阻加热PCB截面图；

图3为现有技术中PCB加热俯视图；

图4为现有技术中PCB加热截面图；

图5为本实用新型的结构示意图；

图6为本实用新型中PCB高温散热示意图；

图7为本实用新型中PCB多器件加热示意图；

其中，300-PCB；310-被加热器件；320-温度传感器；330-PCB散热器；340-加热膜；350-接线端子公座；360-接线端子母座；370-3M胶；380-开关自动控制模块，a-热量传递方向。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图5所示，一种实现PCB低温启动与高温散热的结构，PCB300上包含被加热器件310、温度传感器320、接线端子母座360和开关自动控制模块380，PCB散热器330和加热膜340，加热膜340通过3M胶370粘连在PCB散热器330上，加热膜340的一端设计有接线端子公座350，接线端子公座350与接线端子母座360硬连接(如对插方式连接)。当温度传感器320检测到环境温度低于设定值时，打开开关自动控制模块380，使加热膜340通电发热，热量传递方向如图5中a所示，给被加热器件310加热；当环境温度高于设定值时，开关自动控制模块380断开，加热膜340断电，停止给被加热器件310加热。开关自动控制模块380采用现有技术中的温度传感器检测温度传递给处理器芯片，处理器芯片输出控制信号给电磁开关，控制电磁开关的通断。

如图6所示，当设备更换到高温环境中时，环境温度高于设定值，开关自动控制模块380断开，加热膜340不工作。被加热器件310工作时产生的热量可以通过PCB散热器330传导至空气中，可以有效降低被加热器件310的温度，使被加热器件310正常工作。

本实用新型中，PCB散热器330基础是铝基板，可以是带翅片的铝基板，可以是带翅片的均温板，更可以加上风扇，热管等有利于散热的配件。

本实用新型中，加热膜340与PCB散热器330通过3M胶370粘连在一起，通过接线端子公座350和接线端子母座360供电，对PCB300设计不造成影响，对PCB散热器330设计不造成影响。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图7所示，加热膜340可以根据PCB上需要加热的被加热器件310的位置及PCB散热器的凸台形状进行切割方孔，保证与PCB散热器330贴合。

本实用新型中，加热膜340可根据被加热器件310位置多点布置，也可以覆盖整个PCB散热器330。

本实用新型中，3M胶370不仅用于固定加热膜，而且，因3M胶较差的导热性能，作为较好的隔热材料，可以防止加热膜产生的热量经PCB散热器330直接逸散到空气中。

本实用新型通过对环境温度的检测，实现同一PCB分别在高低温环境中正常工作。该结构在不影响高温散热的基础上，增加了PCB在低温环境下正常工作的功能，相比于现有技术，该结构能不对PCB设计及布局造成复杂度和可靠性的影响，也不对散热器的设计造成影响。既保证了低温启动和高温散热的功能，又降低了PCB的设计难度，增加了设备可靠性，有效的解决了低温环境中设备不能正常工作的问题。

本实用新型中的被加热器件310是指环境温度低于其工作启动温度的芯片或电子元器件，本实用新型中的低温是指环境温度低于芯片或电子元器件的工作启动温度；本实用新型中的高温散热是指芯片或电子元器件正常工作后的散热。

尽管这里参照本实用新型的解释性实施例对本实用新型进行了描述，上述实施例仅为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (5)

1.一种实现PCB低温启动与高温散热的结构，包括PCB，其特征在于，所述PCB的被加热器件和高温散热芯片上方设置有PCB散热器，所述PCB散热器粘连有加热膜，被加热器件处于所述加热膜的热辐射范围内，所述加热膜的一端连接接线端子公座，所述接线端子公座电连接接线端子母座，所述接线端子母座通过开关自动控制模块与电源连接，所述开关自动控制模块电连接温度传感器，用于控制接线端子母座与电源的连接或者断开。

2.根据权利要求1所述的一种实现PCB低温启动与高温散热的结构，其特征在于，所述加热膜通过3M胶与PCB散热器粘连。

3.根据权利要求1所述的一种实现PCB低温启动与高温散热的结构，其特征在于，所述接线端子公座与接线端子母座通过导线连接或者硬连接。

4.根据权利要求1所述的一种实现PCB低温启动与高温散热的结构，其特征在于，所述被加热器件为PCB上在低温环境启动时需要加热的芯片。

5.根据权利要求1所述的一种实现PCB低温启动与高温散热的结构，其特征在于，所述PCB散热器设置有多个凸台，每个凸台连接一个被加热器件或一个高温散热芯片；所述加热膜上设置有用于所述凸台贯穿的方孔。

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