Resfriamento da fonte de alimentação para otimizar o desempenho e custo do circuito

A simulação térmica é uma parte importante do desenvolvimento de produtos de energia e do fornecimento de orientações sobre materiais de produtos. Otimizar o tamanho do módulo é a tendência de desenvolvimento do design do equipamento terminal, que traz a conversão do gerenciamento da dissipação de calor do dissipador de calor de metal para a camada de cobre do PCB. Alguns módulos hoje usam frequências de chaveamento mais baixas para fontes de alimentação comutadas e grandes componentes passivos. Para a conversão de tensão e a corrente quiescente conduzindo o circuito interno, a eficiência do regulador linear é relativamente baixa.

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

A temperatura ambiente de trabalho de algumas aplicações é de 70 a 125 ° C, e a temperatura de algumas aplicações automotivas do tamanho de matrizes chega a 140 ° C. Para essas aplicações, a operação ininterrupta do sistema é muito importante. Ao otimizar projetos eletrônicos, a análise térmica precisa sob os cenários de pior caso transiente e estático para os dois tipos de aplicações acima está se tornando cada vez mais importante.

Os caminhos de dissipação de calor e resistência térmica são diferentes de acordo com os diferentes métodos de implementação: As almofadas de dissipação de calor conectadas ao painel do dissipador de calor interno ou os orifícios de dissipação de calor na junção das saliências. Use solda para conectar a almofada térmica exposta ou conexão de impacto à camada superior do PCB. Uma abertura no PCB abaixo da almofada térmica exposta ou conexão de relevo, que pode ser conectada à base do dissipador de calor estendida conectada ao invólucro de metal do módulo&nº 39; Use parafusos de metal para conectar o dissipador de calor ao dissipador de calor na camada de cobre superior ou inferior do PCB do invólucro de metal. Use solda para conectar a almofada térmica exposta ou conexão de impacto à camada superior do PCB. Além disso, o peso ou a 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 saliências são afetadas diretamente por este parâmetro. De modo geral, essas são as camadas superior, dissipador de calor e inferior de uma placa de circuito impresso multicamada. Na maioria das aplicações, pode ser uma camada externa de cobre de duas onças (2 onças de cobre=2,8 mils ou 71 µm) e uma camada interna de cobre de 1 onça (1 onça de cobre=1,4 mils ou 35 µm), ou todas são Camada revestida de cobre pesado de 1 onça. Em aplicações de eletrônicos de consumo, algumas aplicações usam até 0,5 onças de cobre (0,5 onças de cobre=0,7 mils ou 18 µm) de camada.

Dados do modelo

Simular a temperatura da matriz requer um diagrama de layout de IC, que inclui todos os FETs de energia na matriz e as posições reais que atendem aos princípios de embalagem e soldagem.

O tamanho e a proporção de aspecto de cada FET são muito importantes para a distribuição de calor. Outro fator importante a considerar é se os FETs são ativados simultaneamente ou sequencialmente. A precisão do modelo depende dos dados físicos e propriedades do material usados.

A análise de potência estática ou média do modelo requer apenas um curto tempo de cálculo, e a convergência ocorre uma vez que a temperatura máxima é registrada.

A análise de transientes requer dados de comparação de potência-tempo. Usamos um procedimento analítico melhor do que o caso da fonte de alimentação de comutação para registrar os dados e capturar com precisão o pico de aumento da temperatura durante os pulsos rápidos de energia. Este tipo de análise é geralmente demorado e requer mais entrada de dados do que simulação de energia estática.

Este modelo pode simular os poros de epóxi na área de conexão da matriz ou os poros de revestimento do dissipador de calor do PCB. Em ambos os casos, os poros de epóxi / galvanização 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 redução e o aumento da temperatura ambiente de operação. Esses resultados podem ser usados ​​para ajudar as equipes de desenvolvimento de produtos a desenvolver seus projetos.