Hlađenje napajanja radi optimizacije performansi kola i troškova
Toplotna simulacija je važan dio razvoja energetskih proizvoda i pružanja smjernica za materijal proizvoda. Optimizacija veličine modula je razvojni trend dizajna terminalne opreme, koji dovodi do konverzije upravljanja disipacijom toplote sa metalnog hladnjaka na bakarni sloj PCB-a. Neki moduli danas koriste niže frekvencije prebacivanja za napajanje u prekidačkom režimu i velike pasivne komponente. Za konverziju napona i struju mirovanja koja pokreće unutrašnje kolo, efikasnost linearnog regulatora je relativno niska.
Kako funkcija postaje sve više, performanse postaju sve veće, a dizajn uređaja postaje sve kompaktniji. U ovom trenutku, simulacija rasipanja toplote na nivou IC-a i na nivou sistema postaje veoma važna.
Temperatura radnog okruženja za neke aplikacije je 70 do 125°C, a temperatura u nekim automobilskim aplikacijama veličine matrice je čak i do 140°C. Za ove aplikacije je veoma važan nesmetan rad sistema. Prilikom optimizacije elektronskih dizajna, precizna termička analiza u prolaznim i statičkim najgorim scenarijima za gornja dva tipa aplikacija postaje sve važnija.
Putevi odvođenja toplote i toplotnog otpora su različiti prema različitim metodama implementacije: jastučići za rasipanje toplote povezani na unutrašnju ploču hladnjaka ili rupe za rasipanje toplote na spoju izbočina. Upotrijebite lem za spajanje izložene termalne pločice ili bump veze na gornji sloj PCB-a. Otvor na PCB-u ispod izložene termalne pločice ili bump veze, koji se može spojiti na proširenu bazu hladnjaka spojenu na metalno kućište modula'. Koristite metalne zavrtnje da spojite hladnjak sa hladnjakom na gornjem ili donjem bakrenom sloju PCB-a metalne školjke. Upotrijebite lem za spajanje izložene termalne pločice ili bump veze na gornji sloj PCB-a. Osim toga, težina ili debljina bakrene ploče koja se koristi na svakom sloju PCB-a je vrlo kritična. U smislu analize termičke otpornosti, ovaj parametar direktno utiče na slojeve koji su povezani sa izloženim jastučićima ili izbočinama. Uopšteno govoreći, ovo su gornji, hladnjak i donji sloj u višeslojnoj štampanoj ploči. U većini primjena, to može biti vanjski sloj od dvije unce (2 unce bakra=2,8 mils ili 71 µm) i unutarnji sloj od 1 unce (1 unca bakra=1,4 mils ili 35 µm), ili sve su 1 unca težak sloj obložen bakrom. U aplikacijama potrošačke elektronike, neke aplikacije čak koriste sloj od 0,5 unci bakra (0,5 unci bakra=0,7 mil ili 18 µm).
Podaci o modelu
Simulacija temperature matrice zahtijeva IC raspored dijagrama, koji uključuje sve FET-ove snage na matrici i stvarne pozicije koje su u skladu s principima pakiranja i lemljenja.
Veličina i omjer svakog FET-a su vrlo važni za distribuciju topline. Još jedan važan faktor koji treba uzeti u obzir je da li se FET-ovi napajaju istovremeno ili uzastopno. Točnost modela ovisi o fizičkim podacima i svojstvima materijala koji se koriste.
Statička ili prosječna analiza snage modela zahtijeva samo kratko vrijeme proračuna, a konvergencija se događa kada se zabilježi maksimalna temperatura.
Analiza tranzijenta zahtijeva podatke za poređenje snage i vremena. Koristili smo bolju analitičku proceduru od slučaja prekidačkog napajanja za snimanje podataka kako bismo precizno uhvatili vršni porast temperature tokom brzih impulsa napajanja. Ova vrsta analize je općenito dugotrajna i zahtijeva više unosa podataka nego simulacija statičke snage.
Ovaj model može simulirati pore epoksida u području spajanja matrice, ili pore oblaganja PCB hladnjaka. U oba slučaja, pore epoksida/plastike će uticati na termičku otpornost pakovanja.
Toplotna simulacija je važan dio razvoja energetskih proizvoda. Osim toga, može vas voditi u postavljanju parametara termičke otpornosti, pokrivajući cijeli raspon od FET spoja silikonskog čipa do implementacije različitih materijala u proizvod. Kada shvatimo različite puteve termičke otpornosti, možemo optimizirati mnoge sisteme za sve primjene.
Ovi podaci se također mogu koristiti za određivanje korelacije između faktora smanjenja snage i povećanja radne temperature okoline. Ovi rezultati se mogu koristiti da pomognu timovima za razvoj proizvoda da razviju svoje dizajne.
