Resfriamento de energia para otimizar o desempenho e os custos do circuito

A simulação térmica é uma parte importante do desenvolvimento de produtos de energia e do fornecimento de diretrizes de material do produto. Otimizar o tamanho do módulo é a tendência de desenvolvimento do projeto de equipamentos terminais, que traz a conversão do gerenciamento de dissipação de calor do dissipador de calor metálico para a camada de cobre PCB. Alguns módulos hoje usam frequências de comutação mais baixas para fontes de alimentação no modo de switch e grandes componentes passivos. Para a conversão de tensão e corrente quiescente que conduz o circuito interno, a eficiência do regulador linear é relativamente baixa.

À medida que as funções se tornam mais abundantes, o desempenho se torna cada vez mais alto, e o design do dispositivo se torna cada vez mais compacto. Neste momento, a simulação de dissipação de calor no nível de IC e no nível do sistema torna-se muito importante.

A temperatura do ambiente de trabalho de algumas aplicações é de 70 a 125°C, e a temperatura de algumas aplicações automotivas do tamanho de uma morte é mesmo de 140°C. Para essas aplicações, o funcionamento ininterrupto do sistema é muito importante. Ao otimizar projetos eletrônicos, a análise térmica precisa sob cenários transitórios e estáticos para os dois tipos acima de aplicações está se tornando cada vez mais importante.

Os caminhos de dissipação de calor e resistência térmica são diferentes de acordo com diferentes métodos de implementação: As almofadas de dissipação de calor conectadas ao painel interno do dissipador de calor ou os orifícios de dissipação de calor na junção das saliências. Use solda para conectar a almofada térmica exposta ou a conexão de colisão com a camada superior do PCB. Uma abertura no PCB abaixo da almofada térmica exposta ou conexão de colisão, que pode ser conectada à base de dissipação de calor estendida conectada à carcaça metálica do módulo. Use parafusos metálicos para conectar o dissipador de calor ao dissipador de calor na camada superior ou inferior de cobre do PCB da casca metálica. Use solda para conectar a almofada térmica exposta ou a conexão de colisão com a camada superior do PCB. Além disso, o peso ou espessura do revestimento de cobre usado em cada camada do PCB é muito crítico. Em termos de análise de resistência térmica, as camadas conectadas às almofadas expostas ou lombadas são diretamente afetadas por este parâmetro. De um modo geral, estes são as camadas superior, dissipador de calor e inferior em uma placa de circuito impresso multicamadas. Na maioria das aplicações, pode ser uma camada interna de cobre de duas onças (2 onças = 2,8 mils ou 71 μm) e uma camada interna de cobre de 1 onça (1 onça = 1,4 mils ou 35 μm), ou todas são 1 onça de camada de cobre pesado. Em aplicações eletrônicas de consumo, algumas aplicações ainda usam 0,5 onças de cobre (0,5 onças de cobre = 0,7 mils ou 18 μm) camada.

Dados do modelo

Simular a temperatura de dado requer um diagrama de layout ic, que inclui todos os FETs de alimentação no dado e as posições reais que cumprem os princípios de embalagem e solda.

O tamanho e a proporção de cada FET são muito importantes para a distribuição de calor. Outro fator importante a considerar é se os FETs são alimentados simultaneamente ou sequencialmente. A precisão do modelo depende dos dados físicos e propriedades do material utilizados.               A análise estática ou média de potência do modelo requer apenas um curto tempo de cálculo, e a convergência ocorre uma vez que a temperatura máxima é registrada.

A análise transitória requer dados de comparação de tempo de potência. Usamos um procedimento analítico melhor do que a caixa de alimentação de comutação para registrar os dados para capturar com precisão o pico de temperatura durante pulsos de energia rápidos. Esse tipo de análise é geralmente demorado e requer mais entrada de dados do que simulação de energia estática.

Este modelo pode simular os poros epoxy na área de conexão de dado, ou os poros de revestimento do dissipador de calor PCB. Em ambos os casos, os poros epóxi/revestimento afetarão a resistência térmica da embalagem.

A simulação térmica é uma parte importante do desenvolvimento de produtos de energia. Além disso, ele também pode orientá-lo a definir os parâmetros de resistência térmica, cobrindo toda a gama desde a junção fet do chip de silício até a implementação de vários materiais no produto. Uma vez que entendemos os diferentes caminhos de resistência térmica, podemos otimizar muitos sistemas para todas as aplicações.

Esses dados também podem ser usados para determinar a correlação entre o fator de degradação e o aumento da temperatura de funcionamento ambiente. Esses resultados podem ser usados para ajudar as equipes de desenvolvimento de produtos a desenvolver seus projetos.