Pendinginan catu daya untuk mengoptimalkan kinerja dan biaya sirkuit
Simulasi termal adalah bagian penting dalam mengembangkan produk daya dan menyediakan panduan material produk. Mengoptimalkan ukuran modul adalah tren pengembangan desain peralatan terminal, yang menghasilkan konversi manajemen pembuangan panas dari heat sink logam ke lapisan tembaga PCB. Beberapa modul saat ini menggunakan frekuensi switching yang lebih rendah untuk catu daya mode sakelar dan komponen pasif yang besar. Untuk konversi tegangan dan arus diam yang menggerakkan sirkuit internal, efisiensi regulator linier relatif rendah.
Ketika fungsi menjadi lebih banyak, kinerja menjadi lebih tinggi dan lebih tinggi, dan desain perangkat menjadi semakin kompak. Pada saat ini, simulasi disipasi panas level IC dan level sistem menjadi sangat penting.
Suhu lingkungan kerja beberapa aplikasi adalah 70 hingga 125°C, dan suhu beberapa aplikasi otomotif ukuran mati bahkan mencapai 140 °C. Untuk aplikasi ini, operasi sistem yang tidak terputus sangat penting. Saat mengoptimalkan desain elektronik, analisis termal yang akurat di bawah skenario terburuk sementara dan statis untuk dua jenis aplikasi di atas menjadi semakin penting.
Jalur pembuangan panas dan ketahanan termal berbeda sesuai dengan metode penerapan yang berbeda: Bantalan pembuangan panas yang terhubung ke panel pendingin internal atau lubang pembuangan panas di persimpangan tonjolan. Gunakan solder untuk menghubungkan bantalan termal yang terbuka atau koneksi bump ke lapisan atas PCB. Bukaan pada PCB di bawah bantalan termal terbuka atau sambungan bump, yang dapat dihubungkan ke dasar heat sink tambahan yang terhubung ke casing logam modul's. Gunakan sekrup logam untuk menghubungkan unit pendingin ke unit pendingin di lapisan tembaga atas atau bawah dari cangkang logam PCB. Gunakan solder untuk menghubungkan bantalan termal yang terbuka atau koneksi bump ke lapisan atas PCB. Selain itu, berat atau ketebalan pelapisan tembaga yang digunakan pada setiap lapisan PCB sangat penting. Dalam hal analisis ketahanan termal, lapisan yang terhubung ke bantalan atau tonjolan yang terbuka secara langsung dipengaruhi oleh parameter ini. Secara umum, ini adalah lapisan atas, pendingin, dan bawah dalam papan sirkuit cetak multilayer. Dalam sebagian besar aplikasi, ini bisa berupa lapisan luar dua ons tembaga (2 ons tembaga=2,8 mil atau 71 m), dan lapisan dalam 1 ons tembaga (1 ons tembaga=1,4 mil atau 35 m), atau semuanya 1 ons lapisan berlapis tembaga berat. Dalam aplikasi elektronik konsumen, beberapa aplikasi bahkan menggunakan lapisan tembaga 0,5 ons (0,5 ons tembaga=0,7 mils atau 18 m).
Data model
Mensimulasikan suhu cetakan memerlukan diagram tata letak IC, yang mencakup semua FET daya pada cetakan dan posisi aktual yang sesuai dengan prinsip pengemasan dan penyolderan.
Ukuran dan rasio aspek setiap FET sangat penting untuk distribusi panas. Faktor penting lainnya yang perlu dipertimbangkan adalah apakah FET dihidupkan secara bersamaan atau berurutan. Keakuratan model tergantung pada data fisik dan sifat material yang digunakan.
Analisis daya statis atau rata-rata model hanya membutuhkan waktu perhitungan yang singkat, dan konvergensi terjadi setelah suhu maksimum dicatat.
Analisis sementara membutuhkan data perbandingan waktu-daya. Kami menggunakan prosedur analitik yang lebih baik daripada kotak catu daya switching untuk merekam data guna secara akurat menangkap kenaikan suhu puncak selama pulsa daya cepat. Jenis analisis ini umumnya memakan waktu dan membutuhkan lebih banyak input data daripada simulasi daya statis.
Model ini dapat mensimulasikan pori-pori epoksi di area sambungan mati, atau pori-pori pelapisan heat sink PCB. Dalam kedua kasus, pori-pori epoksi/plating akan mempengaruhi ketahanan termal paket.
Simulasi termal merupakan bagian penting dari pengembangan produk listrik. Selain itu, ini juga dapat memandu Anda untuk mengatur parameter ketahanan termal, yang mencakup seluruh rentang dari sambungan FET chip silikon hingga penerapan berbagai bahan dalam produk. Setelah kami memahami jalur resistensi termal yang berbeda, kami dapat mengoptimalkan banyak sistem untuk semua aplikasi.
Data ini juga dapat digunakan untuk menentukan korelasi antara faktor penurunan dan peningkatan suhu operasi sekitar. Hasil ini dapat digunakan untuk membantu tim pengembangan produk mengembangkan desain mereka.
