تبريد الطاقة لتحسين أداء الدائرة وتكاليفها

المحاكاة الحرارية هي جزء مهم من تطوير منتجات الطاقة وتوفير إرشادات مواد المنتج. تحسين حجم الوحدة هو اتجاه تطوير تصميم المعدات الطرفية ، مما يؤدي إلى تحويل إدارة تبديد الحرارة من بالوعة الحرارة المعدنية إلى طبقة النحاس PCB. تستخدم بعض الوحدات النمطية اليوم ترددات تبديل أقل لإمدادات الطاقة في وضع التبديل والمكونات السلبية الكبيرة. لتحويل الجهد والحالي هادئة يقود الدائرة الداخلية، وكفاءة المنظم الخطي منخفضة نسبيا.

كلما أصبحت الوظائف أكثر وفرة، يصبح الأداء أعلى وأعلى، ويصبح تصميم الجهاز مضغوطا بشكل متزايد. في هذا الوقت ، على مستوى IC ومحاكاة تبديد الحرارة على مستوى النظام يصبح من المهم جدا.

درجة حرارة بيئة العمل لبعض التطبيقات هي 70 إلى 125 درجة مئوية، ودرجة حرارة بعض تطبيقات السيارات يموت الحجم حتى عالية مثل 140 درجة مئوية. لهذه التطبيقات، وتشغيل دون انقطاع من النظام مهم جدا. عند تحسين التصاميم الإلكترونية ، والتحليل الحراري الدقيق في ظل سيناريوهات عابرة وثابتة أسوأ الحالات لأنواع أعلاه اثنين من التطبيقات أصبحت ذات أهمية متزايدة.

تختلف مسارات تبديد الحرارة والمقاومة الحرارية وفقا لطرق التنفيذ المختلفة: منصات تبديد الحرارة المتصلة بلوحة بالوعة الحرارة الداخلية أو ثقوب تبديد الحرارة عند تقاطع نتوءات. استخدام لحام لربط لوحة الحرارية المكشوفة أو اتصال عثرة إلى الطبقة العليا من PCB. فتحة على PCB أسفل لوحة الحرارية المكشوفة أو اتصال عثرة, والتي يمكن توصيلها إلى قاعدة بالوعة الحرارة الموسعة متصلة غلاف الوحدة المعدنية. استخدام مسامير معدنية لربط بالوعة الحرارة إلى بالوعة الحرارة على الطبقة النحاسية العلوية أو السفلية من PCB من قذيفة معدنية. استخدام لحام لربط لوحة الحرارية المكشوفة أو اتصال عثرة إلى الطبقة العليا من PCB. وبالإضافة إلى ذلك، وزن أو سمك الطلاء النحاس المستخدمة في كل طبقة من PCB أمر بالغ الأهمية. من حيث تحليل المقاومة الحرارية ، تتأثر الطبقات المتصلة بالمنصات أو المطبات المكشوفة مباشرة بهذه المعلمة. بشكل عام، هذه هي أعلى، بالوعة الحرارة، والطبقات السفلية في لوحة الدوائر المطبوعة متعدد الطبقات. في معظم التطبيقات، يمكن أن يكون النحاس اثنين أوقية (2 أوقية النحاس = 2.8 ميل أو 71 ميكرومتر) الطبقة الخارجية، والنحاس 1 أوقية (1 أوقية النحاس = 1.4 ميل أو 35 ميكرومتر) الطبقة الداخلية، أو كلها 1 أوقية طبقة النحاس الثقيلة يرتدون. في تطبيقات الإلكترونيات الاستهلاكية، تستخدم بعض التطبيقات حتى 0.5 أونصة من النحاس (0.5 أونصة من النحاس = 0.7 ميل أو 18 ميكرومتر) طبقة.

بيانات الطراز

محاكاة درجة الحرارة يموت يتطلب تخطيط IC الرسم البياني، والذي يتضمن جميع FETs السلطة على يموت والمواقف الفعلية التي تتوافق مع مبادئ التعبئة والتغليف ولحام.

حجم ونسبة العرض إلى الارتفاع من كل FET مهمة جدا لتوزيع الحرارة. وثمة عامل هام آخر ينبغي النظر فيه هو ما إذا كانت هذه المصانع تعمل بالطاقة في وقت واحد أو بالتسلسل. تعتمد دقة النموذج على البيانات المادية وخصائص المواد المستخدمة.               يتطلب تحليل الطاقة الثابتة أو المتوسطة للنموذج وقتا قصيرا فقط للحساب ، ويحدث التقارب بمجرد تسجيل درجة الحرارة القصوى.

يتطلب التحليل العابر بيانات مقارنة وقت الطاقة. استخدمنا إجراء تحليليا أفضل من حالة تبديل إمدادات الطاقة لتسجيل البيانات لالتقاط ارتفاع درجة الحرارة القصوى بدقة أثناء نبضات الطاقة السريعة. هذا النوع من التحليل هو عموما مضيعة للوقت ويتطلب إدخال بيانات أكثر من محاكاة الطاقة الثابتة.

هذا النموذج يمكن محاكاة المسام الايبوكسي في منطقة اتصال يموت، أو المسام الطلاء من بالوعة الحرارة PCB. في كلتا الحالتين ، سوف تؤثر مسام الايبوكسي / الطلاء على المقاومة الحرارية للحزمة.

المحاكاة الحرارية هي جزء مهم من تطوير منتجات الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يرشدك أيضا إلى تعيين معلمات المقاومة الحرارية ، والتي تغطي النطاق الكامل من تقاطع FET لشريحة السيليكون إلى تنفيذ مواد مختلفة في المنتج. بمجرد أن نفهم مسارات المقاومة الحرارية المختلفة ، يمكننا تحسين العديد من الأنظمة لجميع التطبيقات.

ويمكن أيضا استخدام هذه البيانات لتحديد العلاقة بين عامل التكدير وزيادة درجة حرارة التشغيل المحيطة. ويمكن استخدام هذه النتائج لمساعدة فرق تطوير المنتجات على تطوير تصاميمها.