علت‌ داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی و راه‌ های رفع آن

در دنیای امروز، بردهای الکترونیکی نقشی حیاتی در عملکرد انواع دستگاه‌های هوشمند، صنعتی و خانگی ایفا می‌کنند.

اما یکی از مشکلات رایج و پرهزینه در این سیستم‌ها، داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی است؛ مشکلی که در صورت بی‌ توجهی، می‌ تواند منجر به خرابی کامل دستگاه یا آتش‌ سوزی شود. شناخت دلایل این پدیده، بررسی پیامد های آن و یادگیری راه‌ های اصولی پیشگیری، برای هر کسی که در حوزه الکترونیک فعالیت می‌ کند، امری ضروری است.

اگر در تبریز زندگی می‌ کنید و به دنبال یادگیری تخصصی تعمیرات برد الکترونیکی هستید، آموزشگاه کاسپین با برگزاری دوره‌ های پیشرفته و عملی در این زمینه، فرصتی طلایی برای شما فراهم کرده است.

در این دوره‌ها، به صورت کاملاً کاربردی با تکنیک‌های عیب‌یابی حرارتی، استفاده از ابزارهای تخصصی و راهکارهای طراحی اصولی برد آشنا خواهید شد. جهت مشاوره و ثبت‌ نام در دوره تعمیرات برد در تبریز، کافیست با شماره 4164-041 تماس بگیرید.

در ادامه این مقاله، به بررسی جامع دلایل، عوارض و راه‌ حل‌ های تخصصی برای رفع مشکل داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی خواهیم پرداخت.

علت داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی

یکی از اصلی ترین دلایل داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی، طراحی نادرست و استفاده از قطعات بی کیفیت است. زمانی که مسیرهای جریان در مدار به درستی طراحی نشده باشند یا منبع تغذیه بار بیشتری از توان واقعی تحمیل کند، گرمای زیادی تولید می شود. در چنین شرایطی، تهویه ناکافی و نبود سیستم خنک کننده مناسب می تواند باعث افزایش دمای کلی برد شود.

همچنین، استفاده از پوشش های پلاستیکی بدون دریچه تهویه، مانع خروج گرما از مدار می شود. در پروژه های صنعتی و حتی دستگاه های خانگی، این مشکل اغلب ناشی از عدم رعایت استانداردهای طراحی حرارتی است. یکی از روش های مقابله با این مسئله، استفاده از ابزارهای تحلیل حرارتی در مرحله طراحی PCB است. تحلیل دقیق جریان هوا در اطراف برد نیز می تواند از داغ شدن بیش از حد مدار جلوگیری کند.

عواقب داغ شدن بیش از حد

داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی می تواند پیامدهای جدی و جبران ناپذیری به همراه داشته باشد. از کار افتادن ناگهانی قطعات، کاهش شدید طول عمر مدار و در مواردی حتی آتش سوزی های داخلی از جمله این پیامدهاست. قطعاتی مثل ترانزیستور، آی سی، مقاومت و خازن ها در برابر گرمای زیاد بسیار آسیب پذیر هستند.

این حرارت بالا ممکن است باعث ذوب شدن لحیم ها و اتصالات بین قطعات شود که نتیجه آن از بین رفتن عملکرد کلی سیستم خواهد بود. افت ولتاژ، افزایش نویز و خطاهای پردازشی از دیگر اثرات ثانویه گرمای زیاد هستند. این مشکلات نه تنها هزینه تعمیرات را بالا می برد، بلکه می تواند موجب از دست رفتن اعتماد کاربران به محصول شود. بنابراین بررسی دقیق وضعیت دمایی برد یکی از الزامات نگهداری حرفه ای سیستم های الکترونیکی است.

تاثیر حرارت زیاد بر عملکرد مدار

عملکرد مدارهای الکترونیکی به شدت تحت تاثیر دما قرار دارد. زمانی که دمای محیط یا قطعه بالاتر از حد مجاز باشد، بسیاری از قطعات الکترونیکی مانند میکروکنترلرها، سنسورها و تراشه ها، دچار رفتار غیرعادی می شوند. داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی می تواند منجر به تاخیر در پاسخ دهی، ریست شدن مکرر یا ایجاد خطای پردازشی شود. این اتفاق در دستگاه هایی که پردازش هم زمان بالا دارند مانند سیستم های کنترل صنعتی یا تجهیزات هوشمند بیشتر به چشم می خورد.

در برخی موارد حتی مشاهده شده که عملکرد مدار به طور کامل متوقف می شود و فقط با سرد شدن دوباره به حالت طبیعی بازمی گردد. اگرچه در ظاهر مشکل کوچکی به نظر می رسد، اما در بلندمدت باعث سایش تدریجی مدار و کاهش پایداری عملکرد می شود. استفاده از سنسورهای دمایی داخلی در طراحی برد، یک راه حل برای پایش دمای لحظه ای و کنترل گرماست.

خطرات آسیب فیزیکی و سوختن قطعات

گرمای بالا می تواند ساختار فیزیکی برد را تغییر دهد و باعث آسیب دیدگی شدید شود. یکی از نشانه های اولیه داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی، تغییر رنگ سطح برد یا ایجاد ترک در لایه های آن است. زمانی که لحیم کاری ها تحت فشار حرارتی قرار بگیرند، به راحتی از سطح جدا شده و موجب قطع ارتباط بین قطعات می شوند. در مواردی نیز خازن ها منفجر شده یا آی سی ها کاملاً از مدار می سوزند.

این اتفاقات معمولاً در بردهایی رخ می دهد که بدون خنک سازی مناسب و در فضای بسته کار می کنند. گاهی این آسیب ها فقط با میکروسکوپ قابل تشخیص هستند و از نظر ظاهری مشخص نیستند، که همین موضوع تشخیص و تعمیر را دشوار می کند. برای پیشگیری از چنین مشکلاتی، باید از هیت سینک ها و مواد حرارتی استاندارد در طراحی استفاده شود. تحلیل چیدمان قطعات در نرم افزار طراحی PCB نیز می تواند از بروز این خطرات بکاهد.

روش های جلوگیری از داغ شدن

برای جلوگیری از داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی، استفاده از روش های خنک سازی مناسب ضروری است. مهم ترین راهکار، به کارگیری هیت سینک ها، فن های تهویه و مسیرهای عبور هوای مناسب درون کیس یا محفظه برد است. این سیستم ها کمک می کنند تا گرمای تولیدی از قطعات سریع تر دفع شود. علاوه بر تجهیزات خنک کننده، انتخاب صحیح جنس برد، اندازه ترک ها و فاصله بین قطعات نیز نقش مهمی در بهبود توزیع حرارت دارد.

استفاده از قطعات با راندمان بالا که حرارت کمتری تولید می کنند نیز می تواند از افزایش دمای مدار جلوگیری کند. در بردهای چندلایه صنعتی، طراحی گرمایی لایه ها و اتصال به گراند پلن نیز کمک موثری به کاهش دما خواهد کرد. در نهایت، پایش مداوم دمای عملکردی برد در حین استفاده، راهکاری هوشمند برای جلوگیری از خرابی های ناگهانی محسوب می شود.

خنک سازی با استفاده از هیت سینک، فن و سیستم های تهویه

استفاده از تجهیزات خنک کننده یکی از موثرترین روش ها برای کنترل دمای برد است. زمانی که داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی رخ می دهد، اولین گام باید استفاده از هیت سینک مناسب باشد که با افزایش سطح تماس، انتقال حرارت از قطعات به محیط را تسهیل می کند. در کنار آن، استفاده از فن های مخصوص برای تهویه هوا درون کیس، حرارت جمع شده را به سرعت تخلیه می کند.

در پروژه های صنعتی، گاهی از خنک کننده های آبی نیز استفاده می شود که برای بردهای با توان بالا بسیار مناسب اند. این تجهیزات به ویژه در بردهای منبع تغذیه، موتور درایورها و بردهای گرافیکی نقش حیاتی دارند. تنظیم صحیح محل نصب هیت سینک و جریان هوای خروجی فن نیز تاثیر بسزایی در عملکرد سیستم دارد. استفاده از این ابزارها، از ساده ترین و ارزان ترین راه های مقابله با گرم شدن مدار است و در بهینه سازی عمر مفید آن بسیار موثر خواهد بود.

 طراحی بهینه برد الکترونیکی با رعایت اصول حرارتی

در طراحی حرفه ای بردهای الکترونیکی، رعایت اصول حرارتی یکی از اولویت های اصلی مهندسین است. زمانی که داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی رخ می دهد، بررسی طراحی PCB به عنوان عامل اصلی مطرح می شود. فاصله بین قطعات پرحرارت، استفاده از لایه های متصل به گراند، و قرار دادن مسیرهای جریان حرارتی به درستی، از موارد کلیدی در طراحی بهینه است.

همچنین، انتخاب نوع و ضخامت مناسب مس در برد می تواند در کاهش مقاومت حرارتی موثر باشد. برخی مهندسان از طریق شبیه سازی حرارتی با نرم افزارهایی مانند Altium Designer یا Proteus، پیش از ساخت برد، نقاط داغ احتمالی را شناسایی کرده و طراحی را اصلاح می کنند. استفاده از حرارت گیرهای یکپارچه یا ترکیب آن با ساختار مکانیکی کیس نیز در این مسیر کاربرد فراوان دارد. طراحی حرارتی صحیح، هم عملکرد مدار را تضمین می کند و هم از هزینه های تعمیرات آینده جلوگیری خواهد کرد.

راهکار های آموزشگاه کاسپین

آموزشگاه کاسپین با ارائه دوره های تخصصی در زمینه طراحی و عیب یابی بردهای الکترونیکی، راهکارهایی کاربردی برای مقابله با داغ شدن بیش از حد بردهای الکترونیکی ارائه می دهد. این آموزش ها شامل مباحثی مانند تحلیل حرارتی، استفاده از ابزارهای مانیتورینگ دما، انتخاب قطعات مناسب و نحوه نصب صحیح خنک کننده هاست.

کارآموزان در این دوره ها به صورت عملی با دلایل داغ شدن مدارها آشنا شده و روش های رفع آن را در پروژه های واقعی تجربه می کنند. این آموزش ها با تمرکز بر فناوری روز و بر اساس نیاز صنعت طراحی شده اند.

استفاده از ترموویژن، فنون تعمیر بردهای آسیب دیده از گرما و نکات طراحی حرفه ای نیز بخشی از سرفصل های این دوره هاست. آموزشگاه کاسپین با تکیه بر تجربه عملی و مربیان متخصص، مسیر یادگیری را برای علاقه مندان و فعالان حوزه الکترونیک هموار کرده است.