Bộ cấp nguồn làm mát để tối ưu hóa hiệu suất và chi phí của mạch
Mô phỏng nhiệt là một phần quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm điện và cung cấp các hướng dẫn về vật liệu sản phẩm. Tối ưu hóa kích thước của mô-đun là xu hướng phát triển của thiết kế thiết bị đầu cuối, mang lại sự chuyển đổi quản lý tản nhiệt từ tản nhiệt kim loại sang lớp đồng PCB. Một số mô-đun ngày nay sử dụng tần số chuyển mạch thấp hơn cho các bộ nguồn chế độ chuyển đổi và các thành phần thụ động lớn. Đối với việc chuyển đổi điện áp và dòng điện tĩnh dẫn động mạch bên trong, hiệu quả của bộ điều chỉnh tuyến tính là tương đối thấp.
Khi các chức năng ngày càng phong phú, hiệu suất ngày càng cao, thiết kế thiết bị ngày càng trở nên nhỏ gọn. Lúc này, mô phỏng tản nhiệt cấp IC và cấp hệ thống trở nên rất quan trọng.
Nhiệt độ môi trường làm việc của một số ứng dụng là 70 đến 125 ° C và nhiệt độ của một số ứng dụng ô tô cỡ khuôn thậm chí còn cao tới 140 ° C. Đối với những ứng dụng này, việc hệ thống hoạt động không bị gián đoạn là rất quan trọng. Khi tối ưu hóa các thiết kế điện tử, việc phân tích nhiệt chính xác trong các tình huống xấu nhất tạm thời và tĩnh cho hai loại ứng dụng trên ngày càng trở nên quan trọng.
Các đường dẫn tản nhiệt và điện trở nhiệt khác nhau tùy theo các phương pháp thực hiện khác nhau: Các miếng tản nhiệt nối với tấm tản nhiệt bên trong hoặc các lỗ tản nhiệt ở chỗ tiếp giáp của các phần nhô ra. Sử dụng chất hàn để kết nối miếng đệm nhiệt tiếp xúc hoặc kết nối đệm với lớp trên cùng của PCB. Một lỗ hở trên PCB bên dưới tấm tản nhiệt hoặc kết nối đệm tiếp xúc, có thể được kết nối với đế tản nhiệt mở rộng được kết nối với vỏ kim loại của mô-đun' Sử dụng vít kim loại để kết nối tản nhiệt với tản nhiệt trên lớp đồng trên cùng hoặc dưới cùng của PCB của vỏ kim loại. Sử dụng chất hàn để kết nối miếng đệm nhiệt tiếp xúc hoặc kết nối đệm với lớp trên cùng của PCB. Ngoài ra, trọng lượng hoặc độ dày của lớp mạ đồng được sử dụng trên mỗi lớp của PCB là rất quan trọng. Về mặt phân tích điện trở nhiệt, các lớp kết nối với các miếng đệm tiếp xúc hoặc va đập bị ảnh hưởng trực tiếp bởi thông số này. Nói chung, đây là các lớp trên cùng, tản nhiệt và dưới cùng trong một bảng mạch in nhiều lớp. Trong hầu hết các ứng dụng, nó có thể là lớp ngoài đồng 2 ounce (2 ounce đồng=2,8 triệu hoặc 71 µm) và lớp bên trong bằng đồng 1 ounce (1 ounce đồng=1,4 triệu hoặc 35 µm), hoặc tất cả đều là Lớp mạ đồng nặng 1 ounce. Trong các ứng dụng điện tử tiêu dùng, một số ứng dụng thậm chí còn sử dụng lớp đồng 0,5 ounce (0,5 ounce đồng=0,7 mils hoặc 18 µm).
Dữ liệu mô hình
Mô phỏng nhiệt độ khuôn yêu cầu một sơ đồ bố trí IC, bao gồm tất cả các FET nguồn trên khuôn và các vị trí thực tế tuân thủ các nguyên tắc đóng gói và hàn.
Kích thước và tỷ lệ co của mỗi FET rất quan trọng đối với sự phân bố nhiệt. Một yếu tố quan trọng khác cần xem xét là liệu FET có được cấp nguồn đồng thời hay tuần tự hay không. Độ chính xác của mô hình phụ thuộc vào dữ liệu vật lý và đặc tính vật liệu được sử dụng.
Việc phân tích công suất tĩnh hoặc công suất trung bình của mô hình chỉ yêu cầu một thời gian tính toán ngắn và sự hội tụ xảy ra khi nhiệt độ tối đa được ghi lại.
Phân tích nhất thời yêu cầu dữ liệu so sánh thời gian công suất. Chúng tôi đã sử dụng quy trình phân tích tốt hơn so với trường hợp nguồn điện chuyển mạch để ghi lại dữ liệu nhằm nắm bắt chính xác mức tăng nhiệt độ đỉnh trong các xung công suất nhanh. Loại phân tích này thường tốn nhiều thời gian và yêu cầu nhiều dữ liệu đầu vào hơn so với mô phỏng công suất tĩnh.
Mô hình này có thể mô phỏng các lỗ rỗng epoxy trong khu vực kết nối khuôn hoặc các lỗ mạ của tản nhiệt PCB. Trong cả hai trường hợp, các lỗ rỗng epoxy / mạ sẽ ảnh hưởng đến khả năng chịu nhiệt của gói.
Mô phỏng nhiệt là một phần quan trọng trong quá trình phát triển các sản phẩm điện. Ngoài ra, nó cũng có thể hướng dẫn bạn thiết lập các thông số điện trở nhiệt, bao gồm toàn bộ phạm vi từ đường giao nhau FET chip silicon đến việc thực hiện các vật liệu khác nhau trong sản phẩm. Một khi chúng tôi hiểu các đường dẫn điện trở nhiệt khác nhau, chúng tôi có thể tối ưu hóa nhiều hệ thống cho tất cả các ứng dụng.
Dữ liệu này cũng có thể được sử dụng để xác định mối tương quan giữa yếu tố giảm tốc độ và sự gia tăng nhiệt độ hoạt động xung quanh. Những kết quả này có thể được sử dụng để giúp các nhóm phát triển sản phẩm phát triển thiết kế của họ.
