¿Cómo funciona la simulación térmica en el diseño de disipadores de calor?
La mayoría de los componentes electrónicos se calentarán cuando la corriente fluya a través de ellos. El calor depende de la potencia, las características del dispositivo y el diseño del circuito. Además de los componentes, la resistencia de las conexiones eléctricas, el cableado de cobre y los orificios pasantes también pueden provocar pérdidas de calor y energía. Para evitar fallas o fallas en los circuitos, los diseñadores de PCB deben comprometerse a producir PCB que puedan funcionar normalmente y permanecer dentro del rango de temperatura seguro. Aunque algunos circuitos pueden funcionar sin refrigeración adicional, en algunos casos es inevitable añadir radiadores, ventiladores de refrigeración o una combinación de mecanismos.
¿Por qué necesitamos simulación térmica?
La simulación térmica es una parte importante del proceso de diseño de productos electrónicos, especialmente cuando se utilizan componentes ultrarrápidos modernos. Por ejemplo, un FPGA o un convertidor rápido de CA/CC pueden disipar fácilmente varios vatios de potencia. Por lo tanto, las placas, gabinetes y sistemas de PC deben diseñarse para miniaturizar el impacto del calor en su funcionamiento normal.
Podemos utilizar software especializado que permita a los diseñadores ingresar modelos 3D de todo el dispositivo, incluidas placas de circuito con componentes, ventiladores (si están presentes) y gabinetes con rejillas de ventilación. Luego se añaden fuentes de calor a los componentes de simulación, normalmente a modelos de circuitos integrados, que generan suficiente calor para llamar la atención. Se especifican las condiciones ambientales, como la temperatura del aire, el vector de gravedad (para el cálculo de la convección) y, a veces, la carga de radiación externa. Luego simule el modelo; Los resultados suelen incluir diagramas de temperatura y flujo de aire. En el recinto también es importante obtener un mapa de presiones.
La configuración se completa ingresando varias condiciones iniciales: temperatura y presión ambiente, la naturaleza del refrigerante (aire a 30 grados C en este caso), la dirección de la placa de circuito en el campo de gravedad de la tierra, etc., y luego ejecutamos la simulación. Para realizar la simulación, el software divide todo el modelo en un gran número de unidades, cada una de las cuales tiene sus propias características materiales y térmicas y sus límites con otras unidades. Luego simula las condiciones dentro de cada elemento y las propaga lentamente a otros elementos según las especificaciones del material. La simulación y el análisis térmicos contribuirán a un mejor diseño de PCB.
