Τροφοδοτικό ψύξης για βελτιστοποίηση της απόδοσης και του κόστους του κυκλώματος
Η θερμική προσομοίωση είναι ένα σημαντικό μέρος της ανάπτυξης προϊόντων ενέργειας και της παροχής κατευθυντήριων γραμμών για το υλικό του προϊόντος. Η βελτιστοποίηση του μεγέθους της μονάδας είναι η τάση ανάπτυξης του σχεδιασμού τερματικού εξοπλισμού, η οποία επιφέρει τη μετατροπή της διαχείρισης της απαγωγής θερμότητας από τη μεταλλική ψύκτρα στο στρώμα χαλκού PCB. Ορισμένες μονάδες χρησιμοποιούν σήμερα χαμηλότερες συχνότητες μεταγωγής για τροφοδοτικά λειτουργίας μεταγωγής και μεγάλα παθητικά εξαρτήματα. Για τη μετατροπή τάσης και το ρεύμα ηρεμίας που οδηγεί το εσωτερικό κύκλωμα, η απόδοση του γραμμικού ρυθμιστή είναι σχετικά χαμηλή.
Καθώς οι λειτουργίες γίνονται πιο άφθονες, η απόδοση γίνεται όλο και μεγαλύτερη και ο σχεδιασμός της συσκευής γίνεται όλο και πιο συμπαγής. Αυτή τη στιγμή, η προσομοίωση απαγωγής θερμότητας σε επίπεδο IC και σε επίπεδο συστήματος γίνεται πολύ σημαντική.
Η θερμοκρασία περιβάλλοντος εργασίας ορισμένων εφαρμογών είναι 70 έως 125°C και η θερμοκρασία ορισμένων εφαρμογών αυτοκινήτων με μέγεθος μήτρας είναι ακόμη και 140°C. Για αυτές τις εφαρμογές, η αδιάλειπτη λειτουργία του συστήματος είναι πολύ σημαντική. Κατά τη βελτιστοποίηση ηλεκτρονικών σχεδίων, η ακριβής θερμική ανάλυση υπό παροδικά και στατικά σενάρια χειρότερης περίπτωσης για τους δύο παραπάνω τύπους εφαρμογών γίνεται όλο και πιο σημαντική.
Οι διαδρομές απαγωγής θερμότητας και θερμικής αντίστασης διαφέρουν ανάλογα με τις διαφορετικές μεθόδους υλοποίησης: Τα μαξιλαράκια απαγωγής θερμότητας που συνδέονται με τον εσωτερικό πίνακα ψύκτρας ή οι οπές απαγωγής θερμότητας στη διασταύρωση των προεξοχών. Χρησιμοποιήστε συγκόλληση για να συνδέσετε το εκτεθειμένο θερμικό μαξιλαράκι ή τη σύνδεση εξόγκωσης στο επάνω στρώμα του PCB. Ένα άνοιγμα στο PCB κάτω από το εκτεθειμένο θερμικό μαξιλαράκι ή τη σύνδεση πρόσκρουσης, το οποίο μπορεί να συνδεθεί στην εκτεταμένη βάση ψύκτρας που είναι συνδεδεμένη στο μεταλλικό περίβλημα της μονάδας'. Χρησιμοποιήστε μεταλλικές βίδες για να συνδέσετε την ψύκτρα με την ψύκτρα στο επάνω ή στο κάτω στρώμα χαλκού του PCB του μεταλλικού κελύφους. Χρησιμοποιήστε συγκόλληση για να συνδέσετε το εκτεθειμένο θερμικό μαξιλαράκι ή τη σύνδεση εξόγκωσης στο επάνω στρώμα του PCB. Επιπλέον, το βάρος ή το πάχος της επιμετάλλωσης χαλκού που χρησιμοποιείται σε κάθε στρώμα του PCB είναι πολύ κρίσιμο. Όσον αφορά την ανάλυση θερμικής αντίστασης, τα στρώματα που συνδέονται με τα εκτεθειμένα μαξιλαράκια ή τα εξογκώματα επηρεάζονται άμεσα από αυτήν την παράμετρο. Σε γενικές γραμμές, αυτά είναι τα στρώματα κορυφής, ψύκτρας και κάτω σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων. Στις περισσότερες εφαρμογές, μπορεί να είναι ένα εξωτερικό στρώμα χαλκού δύο ουγγιών (2 ουγγιές χαλκού=2,8 mils ή 71 μm) και ένα εσωτερικό στρώμα χαλκού 1 ουγγιάς (1 ουγγιά χαλκού=1,4 mils ή 35 μm) ή όλα είναι 1 ουγγιά βαρύ στρώμα με επένδυση χαλκού. Σε εφαρμογές ηλεκτρονικών ειδών ευρείας κατανάλωσης, ορισμένες εφαρμογές χρησιμοποιούν ακόμη και 0,5 ουγγιές χαλκού (0,5 ουγγιές χαλκού=0,7 mils ή 18 μm) στρώμα.
Μοντέλο Δεδομένων
Η προσομοίωση της θερμοκρασίας της μήτρας απαιτεί ένα διάγραμμα διάταξης IC, το οποίο περιλαμβάνει όλα τα FET ισχύος στη μήτρα και τις πραγματικές θέσεις που συμμορφώνονται με τις αρχές συσκευασίας και συγκόλλησης.
Το μέγεθος και η αναλογία διαστάσεων κάθε FET είναι πολύ σημαντικά για τη διανομή θερμότητας. Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι εάν τα FET τροφοδοτούνται ταυτόχρονα ή διαδοχικά. Η ακρίβεια του μοντέλου εξαρτάται από τα φυσικά δεδομένα και τις ιδιότητες του υλικού που χρησιμοποιούνται.
Η ανάλυση στατικής ή μέσης ισχύος του μοντέλου απαιτεί μόνο ένα σύντομο υπολογιστικό χρόνο και η σύγκλιση εμφανίζεται μόλις καταγραφεί η μέγιστη θερμοκρασία.
Η μεταβατική ανάλυση απαιτεί δεδομένα σύγκρισης χρόνου ισχύος. Χρησιμοποιήσαμε μια καλύτερη αναλυτική διαδικασία από τη θήκη του τροφοδοτικού μεταγωγής για να καταγράψουμε τα δεδομένα για να καταγράψουμε με ακρίβεια τη μέγιστη άνοδο της θερμοκρασίας κατά τους γρήγορους παλμούς ισχύος. Αυτός ο τύπος ανάλυσης είναι γενικά χρονοβόρος και απαιτεί περισσότερη εισαγωγή δεδομένων από την προσομοίωση στατικής ισχύος.
Αυτό το μοντέλο μπορεί να προσομοιώσει τους εποξειδικούς πόρους στην περιοχή σύνδεσης της μήτρας ή τους πόρους επιμετάλλωσης της ψύκτρας PCB. Και στις δύο περιπτώσεις, οι πόροι εποξειδικής/επιμετάλλωσης θα επηρεάσουν τη θερμική αντίσταση της συσκευασίας.
Η θερμική προσομοίωση είναι ένα σημαντικό μέρος της ανάπτυξης προϊόντων ενέργειας. Επιπλέον, μπορεί επίσης να σας καθοδηγήσει να ρυθμίσετε τις παραμέτρους θερμικής αντίστασης, καλύπτοντας όλο το εύρος από τη διασταύρωση FET τσιπ πυριτίου έως την εφαρμογή διαφόρων υλικών στο προϊόν. Μόλις κατανοήσουμε τις διαφορετικές διαδρομές θερμικής αντίστασης, μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε πολλά συστήματα για όλες τις εφαρμογές.
Αυτά τα δεδομένα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της συσχέτισης μεταξύ του παράγοντα μείωσης και της αύξησης της θερμοκρασίας λειτουργίας περιβάλλοντος. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βοηθήσουν τις ομάδες ανάπτυξης προϊόντων να αναπτύξουν τα σχέδιά τους.
