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第一次听说“热跳线”,简单元件竟能巧妙解决多个难题

2024-06-07 16:22:46 Bill Schweber 阅读:
鉴于我“混迹”电子评论、电路和系统领域多年,我认为我对大多数巧妙的元件都比较熟悉,或者至少有所了解,但我第一次听说“热跳线”这种元件的时候,竟然对它一无所知···

我一直对那些能解决定义明确、清晰、有边界问题的简单组件很感兴趣。多年前,我遇到并使用过一个木工的例子,正式名称是悬挂螺栓(hanger bolt),如图1所示。ACHednc

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图1:(左)悬挂螺栓示意图显示,它连接木螺钉螺纹和机械螺钉螺纹;(右)悬挂螺栓可将木制家具部件连接到金属配件上。来源:Plaster and DisasterACHednc

一端有木螺钉螺纹,另一端有用于螺母或螺纹配件的机械螺钉。它是桌腿等木质部件与金属安装支架之间的机械“接口”。ACHednc

甚至还有一种特殊版本,其机械螺钉侧具有反向(左旋)螺纹,用于将建筑电线或金属组件悬挂在木头上。这些反向螺纹悬挂螺栓解决了一个微妙的问题,即组件的连续旋转会导致标准的右旋螺纹紧固件松开,而左旋紧固件则能牢固地固定在原位。ACHednc

当然,还有一些巧妙的电子元件。鉴于我“混迹”电子评论、电路和系统领域多年,我认为我对这些都比较熟悉,或者至少有所了解,尤其是那些与热量管理和散热相关的元件。我对散热器(图2)和热管(是的,我知道这听起来很奇怪)一直情有独钟。它们只做一件事,而且做得很好,它们可靠、稳定,而且它们不需要软件、初始化、关注或定期升级。ACHednc

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图2:我多年来收集的三种散热器:(左)用于TO-5封装晶体管的滑入式“翼”;(中)20世纪90年代末为英特尔奔腾II设计的散热器;(右)用于电源转换器模块的大型散热器。来源:Bill SchweberACHednc

想象一下,当我看到Stackpole Electronics,Inc.(SEI) 发布的一份新闻稿(“TMJ热跳线有助于降低高功率电源的温度”)时,我有多惊讶,因为我对这种元件的名称和功能都很陌生:“表面贴装热跳线电阻器”,或简称为“热跳线”,图3。“电阻器”这个词确实让我一头雾水,所以我点击查看了数据表(“TMJ系列表面贴装热跳线芯片电阻器”),但发现它包含了与额定值、尺寸等相关的所有信息,但没有关于应用的内容。ACHednc

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图3:热跳线非常简单,没有给出任何关于其功能的提示。来源:SEI ACHednc

我在谷歌上搜索,不出所料,我看到了几页关于服装外套跳线的链接,这些服装外衣是专为在凉爽但不寒冷的天气中保暖而设计的。最后,我找到了一个技术链接页面,我看到了另一家元件供应商(Vishay)的这个条目,其中明确说明:“热跳线允许将大功率器件连接到散热器,而无需接地或以其他方式将设备电连接。”ACHednc

好的,现在说得通了,至少开始说得通了。ACHednc

热跳线使用导热性较高的氮化铝(AIN)基板,为热能(热量)从热源流向附近某种散热器提供了一条低(非零)路径。同时,它在其电气端子之间提供高绝缘电阻。ACHednc

此跳线是零欧姆电阻的热敏电阻。顾名思义,零欧姆器件看起来像传统电阻,但实际上是短路的。它用作机器可插入式跳线,以解决PC板布局难题(尤其是在单面板上),在电路板具有多种配置时用作占位符,或通过伪装某些细节来掩盖电路细节。ACHednc

我仍然不确定如何实际使用这个组件,但Vishay的一个应用视频(“”)展示了它如何充当从电阻器(作为热源)到附近作为散热器的PCB铜区域之间的微小的桥接器,如图4所示。ACHednc

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图4:测试设备左侧有一个1W电阻,没有散热器,右侧有一个相同的电阻,但带有热跳线和PC板铜作为散热器。来源:Vishay IntertechnologyACHednc

使用Fluke热成像仪,视频显示没有热跳线的电阻器温度约为140°C,而带有热跳线且铜散热面积不大的电阻器温度为100°C,相差40°C(当然,差异也与作为散热器的相关PCB铜的尺寸有关)。ACHednc

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图5:电阻器之间的左右温差约为40°C。来源:Vishay IntertechnologyACHednc

这种热跳线是解决特定类别问题的有效方法。当然,虽然它的外观和功能简单,但事实并非如此。它需要工程师、生产专家、材料专家以及精通许多其他学科的人员来实现并进行批量生产。ACHednc

您是否发现过一个不起眼的无源或有源电气或机械小元件,它简单而巧妙,同时还能解决棘手的问题?用一句老生常谈的话来说,它是否“力挽狂澜”,解决了让你寝食难安的问题?ACHednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:What’s a “thermal jumper” do, anyway?,由Ricardo Xie编译)ACHednc

责编:Ricardo
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