Охолодження джерела живлення для оптимізації продуктивності та вартості схеми
Теплова симуляція є важливою частиною розробки енергетичних продуктів і надання рекомендацій щодо матеріалів продукції. Оптимізація розміру модуля є тенденцією розвитку дизайну кінцевого обладнання, що призводить до перетворення управління тепловідведенням з металевого радіатора на мідний шар друкованої плати. Деякі модулі сьогодні використовують нижчу частоту комутації для імпульсних джерел живлення та великих пасивних компонентів. Для перетворення напруги і струму спокою, що керують внутрішнім ланцюгом, ефективність лінійного регулятора відносно низька.
Оскільки функцій стає все більше, продуктивність стає все вище і вище, а конструкція пристрою стає все компактнішою. У цей час моделювання тепловіддачі на рівні IC та системі стає дуже важливим.
Температура робочого середовища для деяких застосувань становить від 70 до 125°C, а температура в деяких автомобільних установках розміром з матрицею досягає навіть 140°C. Для цих додатків дуже важлива безперебійна робота системи. Під час оптимізації електронних конструкцій все більш важливим стає точний тепловий аналіз за перехідних і статичних найгірших сценаріїв для двох вищевказаних типів додатків.
Шляхи розсіювання тепла та теплового опору відрізняються залежно від різних методів реалізації: Тепловідвідні колодки, підключені до внутрішньої панелі радіатора, або отвори для розсіювання тепла на стику виступів. Використовуйте припой, щоб з’єднати відкриту термопрокладку або з’єднання з відривом до верхнього шару друкованої плати. Отвір на друкованій платі під відкритою термопрокладкою або з’єднанням з відривом, яке можна під’єднати до розширеної основи радіатора, під’єднаної до металевого корпусу модуля'. Використовуйте металеві гвинти, щоб з’єднати радіатор із радіатором на верхньому або нижньому мідному шарі друкованої плати металевого корпусу. Використовуйте припой, щоб з’єднати відкриту термопрокладку або з’єднання з відривом до верхнього шару друкованої плати. Крім того, вага або товщина мідного покриття, яке використовується на кожному шарі друкованої плати, є дуже важливим. З точки зору аналізу теплового опору, цей параметр безпосередньо впливає на шари, з’єднані з відкритими прокладками або горбами. Взагалі кажучи, це верхній, радіатор і нижній шари багатошарової друкованої плати. У більшості застосувань це може бути зовнішній шар 2 унції міді (2 унції міді=2,8 міл або 71 мкм) і внутрішній шар 1 унція міді (1 унція міді=1,4 міл або 35 мкм), або всі 1 унція важкого мідного шару. У додатках побутової електроніки деякі програми навіть використовують шар 0,5 унції міді (0,5 унції міді=0,7 міл або 18 мкм).
Дані моделі
Для моделювання температури кристала потрібна схема компонування IC, яка включає всі силові FET на кристалі та фактичні положення, які відповідають принципам упаковки та пайки.
Розмір і співвідношення сторін кожного FET дуже важливі для розподілу тепла. Ще один важливий фактор, який слід враховувати, це те, чи підключаються FET одночасно чи послідовно. Точність моделі залежить від фізичних даних і використовуваних властивостей матеріалу.
Статичний або середній аналіз потужності моделі вимагає лише короткого часу обчислень, а збіжність відбувається після запису максимальної температури.
Аналіз перехідних процесів вимагає даних порівняння потужності та часу. Ми використали кращу аналітичну процедуру, ніж приклад імпульсного джерела живлення, щоб записати дані, щоб точно фіксувати пікове підвищення температури під час швидких імпульсів потужності. Цей тип аналізу, як правило, займає багато часу і вимагає більше введення даних, ніж моделювання статичної потужності.
Ця модель може імітувати пори епоксидної смоли в зоні з’єднання кристала або пори покриття радіатора друкованої плати. В обох випадках пори епоксидної смоли/покриття впливають на термостійкість упаковки.
Теплове моделювання є важливою частиною розробки енергетичних продуктів. Крім того, він також може допомогти вам встановити параметри теплового опору, охоплюючи весь діапазон від з’єднання FET на кремнієвому чіпі до використання різних матеріалів у продукті. Коли ми зрозуміємо різні шляхи теплового опору, ми зможемо оптимізувати багато систем для будь-яких застосувань.
Ці дані також можна використовувати для визначення кореляції між коефіцієнтом зниження номінальних характеристик і підвищенням робочої температури навколишнього середовища. Ці результати можуть бути використані, щоб допомогти командам розробників продуктів розробити свої проекти.
