Refroidissement de l'alimentation pour optimiser les performances et les coûts du circuit
La simulation thermique est une partie importante du développement de produits énergétiques 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 des équipements terminaux, qui entraîne la conversion de la gestion de la dissipation thermique du dissipateur thermique 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 gros 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 la dissipation thermique au niveau du circuit intégré et au niveau 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 taille de 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 les différents modes de mise en œuvre : Les plots de dissipation thermique connectés au panneau dissipateur thermique interne ou les trous de dissipation thermique à la jonction des protubérances. Utilisez de la soudure pour connecter le tampon thermique exposé ou la connexion par bosse à la couche supérieure du PCB. Une ouverture sur le PCB sous le tampon thermique exposé ou la connexion de bosse, qui peut être connectée à la base du dissipateur thermique étendu connectée au boîtier métallique du module'. Utilisez des vis métalliques pour connecter le dissipateur thermique au dissipateur thermique sur la couche de cuivre supérieure ou inférieure du PCB de la coque métallique. Utilisez de la soudure pour connecter le tampon thermique exposé ou la connexion par 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 plots ou bosses exposés sont directement affectées par ce paramètre. De manière générale, il s'agit des couches supérieure, du dissipateur thermique et inférieure d'une carte de circuit imprimé multicouche. Dans la plupart des applications, il peut s'agir d'une couche extérieure de cuivre de deux onces (2 onces de cuivre=2,8 mils ou 71 µm) et d'une couche intérieure de 1 once de cuivre (1 once de cuivre=1,4 mils ou 35 µm), ou tous sont 1 once de couche de cuivre épais. Dans les applications électroniques grand public, certaines applications utilisent même une couche de 0,5 once de cuivre (0,5 once de cuivre=0,7 mils ou 18 µm).
Données du modèle
La simulation de la température de la puce nécessite un schéma de disposition des circuits intégrés, qui comprend tous les FET de puissance sur la puce et les positions réelles conformes aux principes d'emballage et de soudage.
La taille et le rapport hauteur/largeur 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 alimentés simultanément ou séquentiellement. La précision du modèle dépend des données physiques et des propriétés des matériaux utilisés.
L'analyse de puissance statique ou 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 cas de l'alimentation à découpage pour enregistrer les données afin de capturer avec précision l'élévation de température maximale pendant les impulsions de puissance rapides. Ce type d'analyse prend généralement beaucoup de temps et nécessite plus d'entrées de données que la simulation de puissance statique.
Ce modèle peut simuler les pores de l'époxyde dans la zone de connexion de la puce ou les pores de placage du dissipateur thermique du PCB. Dans les deux cas, les pores de l'époxyde/placage affecteront la résistance thermique du boîtier.
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.
