Refrigeración de la fuente de alimentación para optimizar el rendimiento y el costo del circuito
La simulación térmica es una parte importante del desarrollo de productos de energía y del suministro de pautas sobre los materiales del producto. La optimización del tamaño del módulo es la tendencia de desarrollo del diseño de equipos terminales, que provoca la conversión de la gestión de la disipación de calor del disipador de calor de metal a la capa de cobre de PCB. Actualmente, algunos módulos utilizan frecuencias de conmutación más bajas para fuentes de alimentación conmutadas y componentes pasivos grandes. Para la conversión de voltaje y la corriente de reposo que impulsa el circuito interno, la eficiencia del regulador lineal es relativamente baja.
A medida que las funciones se vuelven más abundantes, el rendimiento se vuelve cada vez más alto y el diseño del dispositivo se vuelve cada vez más compacto. En este momento, la simulación de disipación de calor a nivel de IC y a nivel de sistema se vuelve muy importante.
La temperatura del ambiente de trabajo de algunas aplicaciones es de 70 a 125 ° C, y la temperatura de algunas aplicaciones automotrices de tamaño de matriz es incluso tan alta como 140 ° C. Para estas aplicaciones, el funcionamiento ininterrumpido del sistema es muy importante. Al optimizar los diseños electrónicos, el análisis térmico preciso en el peor de los casos estáticos y transitorios para los dos tipos de aplicaciones anteriores es cada vez más importante.
Las rutas de disipación de calor y resistencia térmica son diferentes según los diferentes métodos de implementación: las almohadillas de disipación de calor conectadas al panel del disipador de calor interno o los orificios de disipación de calor en la unión de las protuberancias. Use soldadura para conectar la almohadilla térmica expuesta o la conexión de golpe a la capa superior de la PCB. Una abertura en el PCB debajo de la almohadilla térmica expuesta o la conexión de golpe, que se puede conectar a la base del disipador de calor extendido conectada a la carcasa metálica del módulo &. Utilice tornillos de metal para conectar el disipador de calor al disipador de calor en la capa de cobre superior o inferior de la PCB de la carcasa metálica. Use soldadura para conectar la almohadilla térmica expuesta o la conexión de golpe a la capa superior de la PCB. Además, el peso o el grosor del revestimiento de cobre utilizado en cada capa de la PCB es muy crítico. En términos de análisis de resistencia térmica, las capas conectadas a las almohadillas o protuberancias expuestas se ven directamente afectadas por este parámetro. En términos generales, estas son las capas superior, disipador de calor e inferior en una placa de circuito impreso multicapa. En la mayoría de las aplicaciones, puede ser una capa exterior de cobre de dos onzas (2 onzas de cobre=2,8 milésimas de pulgada o 71 µm) y una capa interior de cobre de 1 onza (1 onza de cobre=1,4 milésimas de pulgada o 35 µm), o todas Capa de revestimiento de cobre pesado de 1 onza. En aplicaciones de electrónica de consumo, algunas aplicaciones incluso utilizan una capa de 0,5 onzas de cobre (0,5 onzas de cobre=0,7 milésimas de pulgada o 18 µm).
Datos del modelo
La simulación de la temperatura del troquel requiere un diagrama de diseño de IC, que incluye todos los FET de potencia en el troquel y las posiciones reales que cumplen con los principios de empaquetado y soldadura.
El tamaño y la relación de aspecto de cada FET son muy importantes para la distribución del calor. Otro factor importante a considerar es si los FET se encienden de forma simultánea o secuencial. La precisión del modelo depende de los datos físicos y las propiedades del material utilizados.
El análisis de potencia estática o promedio del modelo requiere solo un tiempo de cálculo corto, y la convergencia ocurre una vez que se registra la temperatura máxima.
El análisis transitorio requiere datos de comparación de potencia y tiempo. Utilizamos un procedimiento analítico mejor que el caso de la fuente de alimentación conmutada para registrar los datos y capturar con precisión el aumento de temperatura máxima durante los pulsos de potencia rápidos. Este tipo de análisis suele llevar mucho tiempo y requiere más entrada de datos que la simulación de potencia estática.
Este modelo puede simular los poros de epoxi en el área de conexión de la matriz o los poros de revestimiento del disipador de calor de la PCB. En ambos casos, los poros de epoxi / enchapado afectarán la resistencia térmica del paquete.
La simulación térmica es una parte importante del desarrollo de productos de energía. Además, también puede guiarlo para establecer los parámetros de resistencia térmica, cubriendo todo el rango desde la unión FET del chip de silicio hasta la implementación de varios materiales en el producto. Una vez que entendemos las diferentes rutas de resistencia térmica, podemos optimizar muchos sistemas para todas las aplicaciones.
Estos datos también se pueden utilizar para determinar la correlación entre el factor de reducción y el aumento de la temperatura ambiente de funcionamiento. Estos resultados se pueden utilizar para ayudar a los equipos de desarrollo de productos a desarrollar sus diseños.
