Refroidissement de l’alimentation pour optimiser les performances et les coûts du circuit
La simulation thermique est une partie importante du développement de produits d’alimentation et de la fourniture de directives sur les matériaux des produits. L’optimisation de la taille du module est la tendance de développement de la conception d’équipements terminaux, qui entraîne la conversion de la gestion de la dissipation thermique du dissipateur de chaleur métallique à la couche de cuivre PCB. Certains modules utilisent aujourd’hui des fréquences de commutation plus basses pour les alimentations à découpage et les grands composants passifs. Pour la conversion de tension et le courant de repos entraînant le circuit interne, l’efficacité du régulateur linéaire est relativement faible.
Au fur et à mesure que les fonctions deviennent plus abondantes, les performances deviennent de plus en plus élevées et la conception de l’appareil devient de plus en plus compacte. À ce stade, la simulation de dissipation thermique au niveau des circuits intégrés et du système devient très importante.
La température de l’environnement de travail de certaines applications est de 70 à 125 ° C, et la température de certaines applications automobiles de la taille d’une matrice est même aussi élevée que 140 ° C. Pour ces applications, le fonctionnement ininterrompu du système est très important. Lors de l’optimisation des conceptions électroniques, une analyse thermique précise dans les pires scénarios transitoires et statiques pour les deux types d’applications ci-dessus devient de plus en plus importante.
Les chemins de dissipation thermique et de résistance thermique sont différents selon différentes méthodes de mise en œuvre: les coussinets de dissipation thermique connectés au panneau de dissipateur de chaleur interne ou les trous de dissipation de chaleur à la jonction des protubérances. Utilisez de la soudure pour connecter le tampon thermique exposé ou la connexion de bosse à la couche supérieure du PCB. Une ouverture sur le circuit imprimé sous le coussin thermique exposé ou la connexion de bosse, qui peut être connectée à la base étendue du dissipateur de chaleur connectée au boîtier métallique du module. Utilisez des vis métalliques pour connecter le dissipateur de chaleur au dissipateur de chaleur sur la couche supérieure ou inférieure de cuivre du PCB de la coque métallique. Utilisez de la soudure pour connecter le tampon thermique exposé ou la connexion de bosse à la couche supérieure du PCB. De plus, le poids ou l’épaisseur du placage de cuivre utilisé sur chaque couche du PCB est très critique. En termes d’analyse de résistance thermique, les couches connectées aux coussinets ou bosses exposés sont directement affectées par ce paramètre. D’une manière générale, il s’agit des couches supérieure, du dissipateur de chaleur et des couches inférieures d’une carte de circuit imprimé multicouche. Dans la plupart des applications, il peut s’agir d’une couche externe de cuivre de deux onces (2 onces de cuivre = 2,8 mils ou 71 μm) et d’une couche interne de cuivre de 1 once (1 once de cuivre = 1,4 mils ou 35 μm), ou toutes sont des couches revêtues de cuivre lourd de 1 once. Dans les applications d’électronique grand public, certaines applications utilisent même 0,5 once de cuivre (0,5 once de cuivre = 0,7 mils ou 18 μm) couche.
Données du modèle
La simulation de la température de la matrice nécessite un diagramme de disposition du circuit intégré, qui comprend tous les FET de puissance sur la matrice et les positions réelles conformes aux principes d’emballage et de soudure.
La taille et le rapport d’aspect de chaque FET sont très importants pour la distribution de la chaleur. Un autre facteur important à considérer est de savoir si les FET sont mis sous tension simultanément ou séquentiellement. La précision du modèle dépend des données physiques et des propriétés du matériau utilisé. L’analyse statique ou de puissance moyenne du modèle ne nécessite qu’un temps de calcul court, et la convergence se produit une fois que la température maximale est enregistrée.
L’analyse transitoire nécessite des données de comparaison puissance-temps. Nous avons utilisé une meilleure procédure analytique que le boîtier d’alimentation à découpage pour enregistrer les données afin de capturer avec précision l’augmentation de la température de pointe lors d’impulsions de puissance rapides. Ce type d’analyse prend généralement beaucoup de temps et nécessite plus de données que la simulation de puissance statique.
Ce modèle peut simuler les pores époxy dans la zone de connexion de la matrice ou les pores de placage du dissipateur thermique du PCB. Dans les deux cas, les pores époxy/placage affecteront la résistance thermique de l’emballage.
La simulation thermique est une partie importante du développement de produits énergétiques. En outre, il peut également vous guider pour définir les paramètres de résistance thermique, couvrant toute la gamme, de la jonction FET de la puce de silicium à la mise en œuvre de divers matériaux dans le produit. Une fois que nous comprenons les différents chemins de résistance thermique, nous pouvons optimiser de nombreux systèmes pour toutes les applications.
Ces données peuvent également être utilisées pour déterminer la corrélation entre le facteur de déclassement et l’augmentation de la température ambiante de fonctionnement. Ces résultats peuvent être utilisés pour aider les équipes de développement de produits à développer leurs conceptions.
