خنک کننده برق برای بهینه سازی عملکرد مدار و هزینه ها

شبیه سازی حرارتی بخش مهمی از توسعه محصولات قدرت و ارائه دستورالعمل های مواد محصول است. بهینه سازی اندازه ماژول روند توسعه طراحی تجهیزات ترمینال است، که تبدیل مدیریت از بین رفتن حرارت از سینک حرارت فلزی به لایه مس PCB را به ارمغان می آورد. برخی از ماژول ها امروزه از فرکانس های سوئیچینگ پایین تر برای منابع تغذیه سوئیچ-حالت و اجزای منفعل بزرگ استفاده می کنند. برای تبدیل ولتاژ و جریان quiescent رانندگی مدار داخلی، کارایی تنظیم کننده خطی نسبتاً پایین است.

با فراوان تر شدن عملکردها، عملکرد بالاتر و بالاتر می شود و طراحی دستگاه به طور فزاینده ای جمع و جور می شود. در این زمان شبیه سازی گرمای سطح IC و سطح سیستم بسیار مهم می شود.

دمای محیط کار برخی کاربردها ۷۰ تا ۱۲۵ درجه سانتی گراد است و دمای برخی کاربردهای خودرو در اندازه مرگ حتی تا ۱۴۰ درجه سانتی گراد نیز بالا است. برای این کاربردها عملیات بی وقفه سیستم بسیار مهم است. هنگامی که بهینه سازی طرح های الکترونیکی، تجزیه و تحلیل حرارتی دقیق تحت سناریوهای بدترین حالت گذرا و ایستا برای دو نوع بالا از برنامه های کاربردی در حال تبدیل شدن به طور فزاینده ای مهم است.

از بین رفتن گرما و مسیرهای مقاومت حرارتی با توجه به روش های مختلف پیاده سازی متفاوت است: پدهای از بین رفتن حرارت متصل به پانل سینک گرمای داخلی یا سوراخ های از بین رفتن گرما در محل اتصال برآمدگی ها. استفاده از solder برای اتصال پد حرارتی در معرض و یا اتصال برجستگی به لایه بالای PCB. یک دهانه بر روی PCB زیر پد حرارتی در معرض یا اتصال برجستگی، که می تواند به پایه سینک گرمای گسترده متصل به پوشش فلزی ماژول متصل شود. استفاده از پیچ های فلزی برای اتصال سینک گرما به سینک گرما در لایه مسی بالا یا پایین PCB پوسته فلزی. استفاده از solder برای اتصال پد حرارتی در معرض و یا اتصال برجستگی به لایه بالای PCB. علاوه بر این، وزن یا ضخامت آبکاری مسی مورد استفاده بر روی هر لایه از PCB بسیار بحرانی است. از نظر تحلیل مقاومت حرارتی، لایه های متصل به پدها یا برجستگی های در معرض، مستقیماً تحت تأثیر این پارامتر قرار می گیرند. به طور کلی، این ها بالا، سینک گرما، و لایه های پایین در یک برد مدار چاپی چند لایه هستند. در بیشتر کاربردها می تواند یک مس دو اونس (۲ اونس مس = ۲٫۸ میلی متر یا ۷۱ میکرومتر) لایه بیرونی، و یک مس ۱ اونس (۱ اونس مس = ۱٫۴ میلی یا ۳۵ میکرومتر) لایه داخلی، یا همه همه ۱ اونس لایه پوشیده مس سنگین باشند. در کاربردهای لوازم الکترونیکی مصرفی، برخی از برنامه های کاربردی حتی از ۰٫۵ اونس مس (۰٫۵ اونس مس = ۰٫۷ میلی متر یا ۱۸ میکرومتر) لایه استفاده می کنند.

داده های مدل

شبیه سازی دمای die نیاز به یک نمودار چیدمان IC دارد که شامل تمام FETs قدرت بر روی die و موقعیت های واقعی است که با بسته بندی و اصول فروش مطابقت دارد.

نسبت اندازه و جنبه هر FET برای توزیع گرما بسیار مهم است. عامل مهم دیگری که باید در نظر گرفت این است که آیا FETs به طور همزمان یا پی در پی تغذیه می شوند یا نه. دقت مدل بستگی به داده های فیزیکی و خواص مواد مورد استفاده دارد.               تجزیه و تحلیل قدرت ایستا یا متوسط مدل تنها نیاز به یک زمان محاسبه کوتاه دارد، و همگرایی پس از ثبت حداکثر دما رخ می دهد.

تجزیه و تحلیل گذرا نیاز به داده های مقایسه زمان قدرت دارد. ما با استفاده از یک روش تحلیلی بهتر از مورد منبع تغذیه سوئیچینگ برای ثبت داده ها به دقت گرفتن اوج افزایش دما در طول پالس های قدرت سریع. این نوع تحلیل به طور کلی زمان بر است و نیاز به ورودی داده های بیشتری نسبت به شبیه سازی قدرت ایستا دارد.

این مدل می تواند منفذ اپوکسی را در منطقه اتصال die، یا منفذ آبکاری سینک گرمای PCB شبیه سازی کند. در هر دو مورد، منفذ اپوکسی/آبکاری بر مقاومت حرارتی بسته تأثیر خواهد داشت.

شبیه سازی حرارتی بخش مهمی از توسعه محصولات قدرت است. علاوه بر این، همچنین می تواند شما را به تنظیم پارامترهای مقاومت حرارتی، پوشش تمام محدوده از اتصال تراشه سیلیکون FET به پیاده سازی مواد مختلف در محصول راهنمای. هنگامی که ما درک مسیرهای مختلف مقاومت حرارتی، ما می توانیم بسیاری از سیستم ها برای همه برنامه های کاربردی بهینه سازی.

از این داده ها همچنین می توان برای تعیین همبستگی بین عامل درینگ و افزایش دمای عملیاتی محیط استفاده کرد. از این نتایج می توان برای کمک به تیم های توسعه محصول برای توسعه طرح های خود استفاده کرد.