شبیه سازی حرارتی طراحی حرارتی PCB

Icepak یک ابزار نرم‌افزار مدل‌سازی حرارتی است که می‌تواند برای مطالعه تغییرات موضعی در هدایت حرارتی در بردهای مدار استفاده شود. علاوه بر تابع دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، ابزار نرم افزار سیم کشی و گذرگاه های برد مدار را نیز در نظر می گیرد و سپس توزیع هدایت حرارتی را در کل برد مدار محاسبه می کند. این ویژگی Icepak را برای کارهای تحقیقاتی زیر بسیار مناسب می کند.

تایید طرح و مدل اصلی:

روش رایج آنالیز حرارتی به این صورت است که مقدار متوسط ​​هدایت حرارتی موازی و نرمال کل برد مدار را با توجه به تعداد، ضخامت و درصد پوشش لایه مس و ضخامت کل برد مدار محاسبه کرده و سپس هدایت حرارتی برد مدار با استفاده از میانگین رسانایی حرارتی موازی و معمولی.

مدل Icepak بر اساس فایل ECAD در برنامه سرور 1U ایجاد شده است. اطلاعات مسیریابی و از طریق مدار اصلی به مدل وارد می شود.

برای بررسی توزیع هدایت حرارتی، شرایط مرزی دمای ثابت 45 درجه را می توان به پشت برد PCB و شرایط مرزی یکنواخت جریان گرما را می توان به بالا اختصاص داد. دمای بالا نشان دهنده هدایت حرارتی کم و دمای پایین نشان دهنده رسانایی حرارتی بالا است. از شکل مشخص است که دما در ناحیه بدون سیم کشی بیشتر و در ناحیه با سیم کشی بیشتر کمتر است. در منطقه ای با راه های بزرگ، دما نزدیک به 45 درجه است.

این نشان می دهد که توزیع هدایت حرارتی با توزیع سیم کشی در طرح اصلی مطابقت دارد. برای به دست آوردن اثر محلی سوراخ های کوچک، باید از اندازه شبکه پس زمینه کوچکتر استفاده شود.هنگامی که نتایج شبیه‌سازی حداکثر دمای هر گروه عنصر کلیدی با نتایج آزمایش مقایسه می‌شود، متوجه می‌شویم که سازگاری خوبی دارند.

طراحی PCB دارای پوشش سیم کشی نسبتاً زیادی است که برای افزایش اتلاف گرما در برد مدار و در نتیجه کاهش دمای تنظیم کننده ولتاژ طراحی شده است. اما در برخی موارد برای کاهش هزینه، لازم است پوشش سیم کشی کاهش یابد و از هیت سینک استفاده نشود. بنابراین، سیم‌کشی اصلاح می‌شود و سپس از مدل تأیید برای پیش‌بینی دمای رگولاتور استفاده می‌شود.