Comment la simulation thermique aide-t-elle à la conception du dissipateur thermique
La plupart des composants électroniques chauffent lorsque le courant les traverse. La chaleur dépend de la puissance, des caractéristiques de l'appareil et de la conception du circuit. Outre les composants, la résistance des connexions électriques, des câbles en cuivre et des trous traversants peut également provoquer des pertes de chaleur et de puissance. Afin d'éviter toute panne ou panne de circuit, les concepteurs de PCB doivent s'engager à produire des PCB capables de fonctionner normalement et de rester dans la plage de température sûre. Bien que certains circuits puissent fonctionner sans refroidissement supplémentaire, dans certains cas, l'ajout de radiateurs, de ventilateurs de refroidissement ou d'une combinaison de mécanismes est inévitable.
Pourquoi avons-nous besoin d’une simulation thermique ?
La simulation thermique est une partie importante du processus de conception de produits électroniques, en particulier lorsque des composants ultrarapides modernes sont utilisés. Par exemple, un FPGA ou un convertisseur AC/DC rapide peut facilement dissiper plusieurs watts de puissance. Par conséquent, les cartes à circuits imprimés, les boîtiers et les systèmes doivent être conçus pour miniaturiser l'impact de la chaleur sur leur fonctionnement normal.
Nous pouvons utiliser un logiciel spécialisé qui permet aux concepteurs de saisir des modèles 3D de l'ensemble de l'appareil, y compris les circuits imprimés avec composants, les ventilateurs (le cas échéant) et les boîtiers avec évents. Des sources de chaleur sont ensuite ajoutées aux composants de simulation, généralement aux modèles IC, qui génèrent suffisamment de chaleur pour attirer l'attention. Les conditions environnementales sont spécifiées, telles que la température de l'air, le vecteur gravité (pour le calcul de la convection) et parfois la charge de rayonnement externe. Simulez ensuite le modèle ; Les résultats incluent généralement des diagrammes de température et de débit d’air. Dans l'enceinte, il est également important d'obtenir une cartographie des pressions.
La configuration est complétée en saisissant diverses conditions initiales - température et pression ambiantes, la nature du liquide de refroidissement (air à 30 degrés C dans ce cas), la direction du circuit imprimé dans le champ de gravité terrestre, etc., puis nous exécutons la simulation. Afin d'effectuer la simulation, le logiciel découpe l'ensemble du modèle en un grand nombre d'unités, chacune ayant ses propres caractéristiques matérielles et thermiques et sa frontière avec les autres unités. Il simule ensuite les conditions au sein de chaque élément et les propage lentement aux autres éléments selon les spécifications du matériau. La simulation et l'analyse thermique contribueront à une meilleure conception des PCB.
