تبريد مزود الطاقة لتحسين أداء الدائرة والتكلفة
تعد المحاكاة الحرارية جزءًا مهمًا من تطوير منتجات الطاقة وتقديم إرشادات حول مواد المنتج. تحسين حجم الوحدة هو اتجاه تطوير تصميم المعدات الطرفية ، والذي يؤدي إلى تحويل إدارة تبديد الحرارة من المشتت الحراري المعدني إلى طبقة النحاس PCB. تستخدم بعض الوحدات اليوم ترددات تحويل منخفضة لإمدادات الطاقة في وضع التبديل والمكونات السلبية الكبيرة. بالنسبة لتحويل الجهد والتيار الهادئ الذي يقود الدائرة الداخلية ، تكون كفاءة المنظم الخطي منخفضة نسبيًا.
عندما تصبح الوظائف أكثر وفرة ، يصبح الأداء أعلى وأعلى ، ويصبح تصميم الجهاز مضغوطًا بشكل متزايد. في هذا الوقت ، تصبح محاكاة تبديد الحرارة على مستوى IC وعلى مستوى النظام مهمة جدًا.
تتراوح درجة حرارة بيئة العمل لبعض التطبيقات من 70 إلى 125 درجة مئوية ، ودرجة حرارة بعض تطبيقات السيارات ذات الحجم القوالب تصل إلى 140 درجة مئوية. بالنسبة لهذه التطبيقات ، يعد التشغيل المتواصل للنظام أمرًا مهمًا للغاية. عند تحسين التصميمات الإلكترونية ، تزداد أهمية التحليل الحراري الدقيق في ظل سيناريوهات أسوأ حالة عابرة وثابتة للنوعين المذكورين أعلاه.
تختلف مسارات تبديد الحرارة والمقاومة الحرارية وفقًا لطرق التنفيذ المختلفة: وسادات تبديد الحرارة متصلة بلوحة المشتت الحراري الداخلية أو فتحات تبديد الحرارة عند تقاطع النتوءات. استخدم اللحام لتوصيل الوسادة الحرارية المكشوفة أو اتصال النتوء بالطبقة العليا من ثنائي الفينيل متعدد الكلور. فتحة على PCB أسفل الوسادة الحرارية المكشوفة أو وصلة النفخ ، والتي يمكن توصيلها بقاعدة المشتت الحراري الممتدة المتصلة بالغلاف المعدني للوحدة&# 39. استخدم مسامير معدنية لتوصيل المشتت الحراري بالمشتت الحراري على الطبقة النحاسية العلوية أو السفلية من ثنائي الفينيل متعدد الكلور للقشرة المعدنية. استخدم اللحام لتوصيل الوسادة الحرارية المكشوفة أو اتصال النتوء بالطبقة العليا من ثنائي الفينيل متعدد الكلور. بالإضافة إلى ذلك ، فإن وزن أو سمك طلاء النحاس المستخدم في كل طبقة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور أمر بالغ الأهمية. من حيث تحليل المقاومة الحرارية ، تتأثر الطبقات المتصلة بالوسادات أو المطبات المكشوفة بشكل مباشر بهذه المعلمة. بشكل عام ، هذه هي الطبقات العلوية ، بالوعة الحرارة ، والطبقات السفلية في لوحة دوائر مطبوعة متعددة الطبقات. في معظم التطبيقات ، يمكن أن تكون طبقة خارجية مكونة من 2 أونصة نحاسية (2 أونصة نحاسية=2.8 ميل أو 71 ميكرومتر) ، وطبقة داخلية 1 أونصة (1 أونصة نحاسية=1.4 ميل أو 35 ميكرومتر) ، أو كلها عبارة عن طبقة داخلية طبقة مغطاة بالنحاس الثقيل 1 أونصة. في تطبيقات الإلكترونيات الاستهلاكية ، تستخدم بعض التطبيقات 0.5 أوقية من النحاس (0.5 أوقية من النحاس=0.7 مل أو 18 ميكرومتر) طبقة.
بيانات النموذج
تتطلب محاكاة درجة حرارة القالب مخططًا تخطيطيًا للدائرة المتكاملة ، والذي يتضمن جميع مجموعات الطاقة في القالب والمواضع الفعلية التي تتوافق مع مبادئ التغليف واللحام.
الحجم ونسبة العرض إلى الارتفاع لكل FET مهمان جدًا لتوزيع الحرارة. هناك عامل مهم آخر يجب مراعاته وهو ما إذا كان يتم تشغيل FETs في وقت واحد أو بالتتابع. تعتمد دقة النموذج على البيانات المادية وخصائص المواد المستخدمة.
يتطلب تحليل الطاقة الثابت أو المتوسط للنموذج وقت حساب قصير فقط ، ويحدث التقارب بمجرد تسجيل درجة الحرارة القصوى.
يتطلب التحليل العابر بيانات مقارنة وقت الطاقة. استخدمنا إجراءً تحليليًا أفضل من حالة تبديل مصدر الطاقة لتسجيل البيانات لالتقاط ارتفاع درجة الحرارة بدقة أثناء نبضات الطاقة السريعة. هذا النوع من التحليل يستغرق وقتًا طويلاً بشكل عام ويتطلب إدخال بيانات أكثر من محاكاة الطاقة الثابتة.
يمكن لهذا النموذج محاكاة مسام الإيبوكسي في منطقة توصيل القالب ، أو مسام الطلاء في المشتت الحراري لثنائي الفينيل متعدد الكلور. في كلتا الحالتين ، ستؤثر مسام الإيبوكسي / الطلاء على المقاومة الحرارية للعبوة.
تعد المحاكاة الحرارية جزءًا مهمًا من تطوير منتجات الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يرشدك أيضًا إلى ضبط معلمات المقاومة الحرارية ، التي تغطي النطاق الكامل من وصلة رقاقة السيليكون FET إلى تنفيذ المواد المختلفة في المنتج. بمجرد أن نفهم مسارات المقاومة الحرارية المختلفة ، يمكننا تحسين العديد من الأنظمة لجميع التطبيقات.
يمكن أيضًا استخدام هذه البيانات لتحديد الارتباط بين معامل الانحراف والزيادة في درجة حرارة التشغيل المحيطة. يمكن استخدام هذه النتائج لمساعدة فرق تطوير المنتجات على تطوير تصميماتها.
