缺少熱分析將使設計心血面臨危險

此外，如果處理器溫度在熱跳變點以上，則該監控器將產生一個外部信號(PROCHOT#)。它還以可生成一個中斷信號。如果該監控器失效，則將產生一個特殊信號(THERMTRIP#)，以提示若不立即關斷內核電壓，則很快就會出錯。

AMD采用的是一種類似的方法。該公司的“Thermal Design Guidelines”白皮書提供諸如散熱片的最大長度、寬度和高度等規范以及散熱片和風扇材料要求等規范信息。

雖然由于CPU需消耗很多熱而成為一個重要的散熱目標，但也不應忽視其它系統部件。此時，一些簡單計算及一些基本熱管理理論將發揮作用。

把結點與散熱片連接在一起

熱管理把熱從半導體結擴散到附近環境中。典型情況是，熱從半導體被傳導到封裝，然后再到熱擴散器(散熱器)，最終到周邊環境。你的設計也許沒有散熱器，也即采用的是類似風扇和管線等其它技術。

但一般理論是一樣的：把熱從一小區域擴散向一個大區域。根據熱傳導的基本理論，材料的熱導率與熱流動的垂直區域和溫度梯度成比例。

結溫是半導體結的工作溫度(一般以℃表示)，在這里產生的熱最多。指定參考點(如結或殼體)的熱阻抗是每單位功耗(一般以Ｗ表示)高于一個外部參考點(如：因腳、殼體或環境溫度)的有效溫升(一般以℃表示)。

熱阻抗以θLetter1Letter2表示(即：θCA或θJA)。Letter1是指定參考點，且該字母一般表示該參考的初始值(即，C=殼體；J=結)。Letter2是外部參考點且具有類似的表述結構(即：A＝環境)。

粗略計算

當執行一個正式熱分析時，目標是提供理解熱是如何形成并如何在系統內流動的完整把握。但在開發階段初期，一個簡單的大致估算也許就足夠了。

想法是，在上電后，對發熱情況有個大致把握。另一條規避無意間招致縮短平均無故障時間的途徑是使器件或系統過熱。

一旦進行計算，就應大致了解你所用熱管理方法所需的復雜程度。也即，是打算再增加一個散熱器還是需熱管的更新奇方案或其它一些采用熱擴散、強制氣流甚至新材料的混合方案？即使借助簡單的類似增加熱過孔等手段就可滿足要求，未雨綢繆、防患未然也總比事后“付之一炬”好得多。

那如何進行粗略熱分析呢？據Flomerics的電子制冷工程督導Byron Blackmore介紹，首要進行的是PCB正反兩面的總體功率密度計算?！翱赏ㄟ^計算總體功耗并除以表面積來表示它，”他說。

Blackmore還提供一個大致經驗規則：若計算顯示，你設計的功耗密度超過1.5W/in.2，就應考慮增加其它措施以避免使熱產生連帶影響。

Paisner還連帶給出了一些指導數據?！皼Q定是否采取額外舉措的一個關鍵決定性因素是溫度，”她說。85℃以內可接受，85℃到100℃可能也行、但要小心從事。但，在100℃以上，一般應采取附加措施。當然，除絕對溫度外，你還應考慮隨著系統條件的改變，溫度會如何隨之變化。

如何實現？“用每個器件在PCB可能工作的最高溫度下的最大功耗并除以表面積，然后對PCB的另一面重復該計算，”Blackmore說。然后，你必須找到熱阻抗(即：θJA)并乘以預期的功耗以確定高于環境溫度的溫升?，F在，將該值與器件標稱的最高溫度相比。

注意：列出的θJA是就“凝滯的空氣”說的，你必須把其它因素考慮在內，特別是你計劃使空氣在系統中流動時。一些數據手冊也許給出在特定氣流流動速率下器件的熱阻抗(即：θJMA)。但顯然，若你的設計接近這些極限值之一，你或許應考慮增加其它熱管理措施，且也許還是該考慮采用仿真軟件的時候了。

對給定設計來說，這些計算也許足夠了，特別是若系統框架有許多自由空間時更是如此。那么，何時需要額外的熱分析呢？

“理想情況是，你該做兩次熱分析：一次是當該項目就PCB大小和將采用的器件有大致概念后；另一次是基本布線完成后，”Rosato說。重復一遍，根據你的系統，在該布局后階段，你應考慮利用熱分析軟件實施準確得多的仿真(圖1)。