Virtalähteen jäähdytys piirin suorituskyvyn ja kustannusten optimoimiseksi

Lämpösimulaatio on tärkeä osa tehotuotteiden kehittämistä ja tuotemateriaaliohjeistusta. Moduulin koon optimointi on päätelaitesuunnittelun kehitystrendi, joka saa aikaan lämmönpoiston hallinnan muuntamisen metallista jäähdytyslevystä piirilevyn kuparikerrokseen. Jotkut moduulit käyttävät nykyään matalampia kytkentätaajuuksia hakkuriteholähteissä ja suurissa passiivisissa komponenteissa. Lineaarisen säätimen hyötysuhde on suhteellisen alhainen jännitteen muunnokselle ja sisäistä piiriä ohjaaville lepovirralle.

Kun toiminnot lisääntyvät, suorituskyky paranee ja laitesuunnittelusta tulee entistä kompaktimpi. Tällä hetkellä IC-tason ja järjestelmätason lämmönpoistosimulaatiosta tulee erittäin tärkeä.

Joidenkin sovellusten työympäristön lämpötila on 70-125 °C ja joidenkin muottikokoisten autosovellusten lämpötila jopa 140 °C. Näissä sovelluksissa järjestelmän keskeytymätön toiminta on erittäin tärkeää. Elektroniikkasuunnittelua optimoitaessa tarkka lämpöanalyysi transienttien ja staattisten pahimpien mahdollisten skenaarioiden alla on tulossa yhä tärkeämmäksi edellä mainituille kahdelle sovellukselle.

Lämmönpoisto- ja lämmönvastusreitit ovat erilaisia ​​eri toteutusmenetelmien mukaan: Sisäiseen jäähdytyselementtipaneeliin liitetyt lämmönpoistotyynyt tai ulkonemien liitoskohdassa olevat lämmönpoistoreiät. Käytä juotetta liittääksesi paljaan lämpötyynyn tai nystyliittimen piirilevyn yläkerrokseen. Piirilevyssä oleva aukko esillä olevan lämpötyynyn tai nystykytkennän alapuolella, joka voidaan liittää moduulin' metallikoteloon liitettyyn laajennettuun jäähdytyselementin alustaan. Käytä metalliruuveja yhdistämään jäähdytyselementti metallikuoren piirilevyn ylä- tai alaosan kuparikerroksen jäähdytyselementtiin. Käytä juotetta liittääksesi paljaan lämpötyynyn tai nystyliittimen piirilevyn yläkerrokseen. Lisäksi kullakin piirilevykerroksella käytetyn kuparipinnoitteen paino tai paksuus on erittäin kriittinen. Lämpövastusanalyysin kannalta tämä parametri vaikuttaa suoraan paljaisiin tyynyihin tai kuoppiin liitettyihin kerroksiin. Yleisesti ottaen nämä ovat monikerroksisen painetun piirilevyn ylä-, jäähdytyslevy- ja alakerrokset. Useimmissa sovelluksissa se voi olla kahden unssin kuparia (2 unssia kuparia=2,8 mil tai 71 µm) ulkokerros ja 1 unssin kuparia (1 unssi kuparia=1,4 mil tai 35 µm) sisäkerros tai kaikki Kaikki ovat 1 unssin paksu kuparipäällysteinen kerros. Kulutuselektroniikkasovelluksissa joissakin sovelluksissa käytetään jopa 0,5 unssia kuparia (0,5 unssia kuparia=0,7 mil tai 18 µm).

Mallin tiedot

Suulakkeen lämpötilan simulointi vaatii IC-asetelmakaavion, joka sisältää kaikki muotin teho-FETit ja todelliset paikat, jotka ovat pakkaus- ja juotosperiaatteiden mukaisia.

Kunkin FETin koko ja kuvasuhde ovat erittäin tärkeitä lämmönjaon kannalta. Toinen tärkeä huomioitava tekijä on se, käynnistetäänkö FETit samanaikaisesti vai peräkkäin. Mallin tarkkuus riippuu käytetyistä fysikaalisista tiedoista ja materiaaliominaisuuksista.

Mallin staattinen tai keskimääräinen tehoanalyysi vaatii vain lyhyen laskentaajan ja konvergenssi tapahtuu, kun maksimilämpötila on kirjattu.

Transienttianalyysi vaatii teho-ajan vertailutietoja. Käytimme kytkentävirtalähteen tapausta parempaa analyyttistä menettelyä tietojen tallentamiseen, jotta lämpötilan huippunousu saadaan tarkasti talteen nopeiden tehopulssien aikana. Tämän tyyppinen analyysi on yleensä aikaa vievää ja vaatii enemmän tiedonsyöttöä kuin staattisen tehon simulointi.

Tämä malli voi simuloida epoksihuokosia muotin liitäntäalueella tai PCB-jäähdytyslevyn pinnoitushuokosia. Molemmissa tapauksissa epoksi-/pinnoitushuokoset vaikuttavat pakkauksen lämmönkestävyyteen.

Lämpösimulaatio on tärkeä osa tehotuotteiden kehitystä. Lisäksi se voi myös opastaa sinua asettamaan lämpövastusparametrit, jotka kattavat koko alueen piisirun FET-liitoksesta eri materiaalien toteutukseen tuotteessa. Kun ymmärrämme erilaiset lämpövastuspolut, voimme optimoida monia järjestelmiä kaikkiin sovelluksiin.

Näitä tietoja voidaan myös käyttää määrittämään korrelaatiota vähennyskertoimen ja ympäristön käyttölämpötilan nousun välillä. Näitä tuloksia voidaan käyttää apuna tuotekehitysryhmiä kehittämään suunnitteluaan.