A importância da simulação térmica para o projeto do dissipador de calor

A maioria dos componentes eletrônicos aquece quando a corrente flui através deles. O calor depende da potência, das características do dispositivo e do design do circuito. Além dos componentes, a resistência das conexões elétricas, fiação de cobre e furos passantes também podem causar algumas perdas de calor e energia. Para evitar falhas ou falhas no circuito, os projetistas de PCB devem se comprometer a produzir PCBs que possam funcionar normalmente e permanecer dentro da faixa de temperatura segura. Embora alguns circuitos possam funcionar sem resfriamento adicional, em alguns casos, a adição de radiadores, ventiladores de resfriamento ou uma combinação de mecanismos é inevitável.

Por que precisamos de simulação térmica?

 A simulação térmica é uma parte importante do processo de design de produtos eletrônicos, especialmente quando componentes ultrarrápidos modernos são usados. Por exemplo, FPGA ou conversor AC/DC rápido pode facilmente dissipar vários watts de potência. Portanto, placas de circuito impresso, gabinetes e sistemas devem ser projetados para miniaturizar o impacto do calor em sua operação normal.

Podemos usar um software especializado que permite aos projetistas inserir modelos 3D de todo o dispositivo - incluindo placas de circuito com componentes, ventiladores (se houver) e gabinetes com aberturas. As fontes de calor são então adicionadas aos componentes da simulação - geralmente aos modelos IC, que geram calor suficiente para atrair a atenção. As condições ambientais são especificadas, como temperatura do ar, vetor de gravidade (para cálculo de convecção) e, às vezes, carga de radiação externa. Em seguida, simule o modelo; Os resultados geralmente incluem diagramas de temperatura e fluxo de ar. No recinto, também é importante obter um mapa de pressão.

A configuração é concluída inserindo várias condições iniciais - temperatura e pressão ambiente, a natureza do refrigerante (ar a 30 graus C neste caso), a direção da placa de circuito no campo gravitacional da Terra, etc., e então executamos a simulação. Para realizar a simulação, o software divide todo o modelo em um grande número de unidades, cada uma com seu próprio material e características térmicas e o limite com outras unidades. Em seguida, simula as condições dentro de cada elemento e as propaga lentamente para outros elementos de acordo com a especificação do material. A simulação e a análise térmica contribuirão para um melhor projeto de PCB.