اهمیت شبیه سازی حرارتی برای طراحی هیت سینک

اکثر قطعات الکترونیکی زمانی که جریان از آنها عبور می کند گرم می شوند. گرما به توان، مشخصات دستگاه و طراحی مدار بستگی دارد. علاوه بر قطعات، مقاومت اتصالات الکتریکی، سیم‌کشی مسی و سوراخ‌های عبوری نیز می‌تواند باعث تلفات حرارت و برق شود. به منظور جلوگیری از خرابی یا خرابی مدار، طراحان PCB باید متعهد به تولید PCBهایی باشند که بتوانند به طور معمول کار کنند و در محدوده دمای ایمن باقی بمانند. اگرچه برخی مدارها می توانند بدون خنک کننده اضافی کار کنند، اما در برخی موارد، افزودن رادیاتور، فن خنک کننده یا ترکیبی از مکانیسم ها اجتناب ناپذیر است.

چرا به شبیه سازی حرارتی نیاز داریم؟

 شبیه سازی حرارتی بخش مهمی از فرآیند طراحی محصول الکترونیکی است، به ویژه زمانی که از اجزای فوق سریع مدرن استفاده می شود. به عنوان مثال، FPGA یا مبدل سریع AC / DC ممکن است به راحتی چندین وات برق را از بین ببرد. بنابراین، بردها، محفظه‌ها و سیستم‌های رایانه شخصی باید به گونه‌ای طراحی شوند که تأثیر گرما بر عملکرد عادی آن‌ها را کوچک کنند.

ما می‌توانیم از نرم‌افزار تخصصی استفاده کنیم که به طراحان اجازه می‌دهد مدل‌های سه‌بعدی کل دستگاه را وارد کنند - از جمله بردهای مدار با اجزا، فن‌ها (در صورت وجود) و محفظه‌های دارای دریچه. منابع حرارتی سپس به اجزای شبیه‌سازی اضافه می‌شوند - معمولاً به مدل‌های IC که گرمای کافی برای جلب توجه تولید می‌کنند. شرایط محیطی مانند دمای هوا، بردار جاذبه (برای محاسبه همرفت) و گاهی اوقات بار تشعشع خارجی مشخص شده است. سپس مدل را شبیه سازی کنید. نتایج معمولاً شامل نمودار دما و جریان هوا است. در محوطه، به دست آوردن نقشه فشار نیز مهم است.

پیکربندی با وارد کردن شرایط اولیه مختلف - دما و فشار محیط، ماهیت مایع خنک کننده (هوا در 30 درجه سانتیگراد در این مورد)، جهت صفحه مدار در میدان گرانش زمین و غیره تکمیل می شود و سپس اجرا می کنیم. شبیه سازی برای انجام شبیه‌سازی، نرم‌افزار کل مدل را به تعداد زیادی واحد تقسیم می‌کند که هر کدام ویژگی‌های مادی و حرارتی خاص خود را دارند و مرز با واحدهای دیگر را دارند. سپس شرایط درون هر عنصر را شبیه‌سازی می‌کند و به آرامی آن‌ها را با توجه به مشخصات ماده به عناصر دیگر منتشر می‌کند. شبیه سازی و تحلیل حرارتی به طراحی بهتر PCB کمک می کند.