Strömförsörjningskylning för att optimera kretsprestanda och kostnad
Termisk simulering är en viktig del av att utveckla kraftprodukter och tillhandahålla riktlinjer för produktmaterial. Att optimera storleken på modulen är utvecklingstrenden för terminalutrustningsdesign, som medför omvandling av värmeavledningshantering från metallkylflänsen till PCB-kopparskiktet. Vissa moduler använder idag lägre switchfrekvenser för switchade strömförsörjningar och stora passiva komponenter. För spänningsomvandlingen och viloström som driver den interna kretsen är effektiviteten hos den linjära regulatorn relativt låg.
När funktionerna blir fler blir prestandan högre och högre, och enhetsdesignen blir allt mer kompakt. Vid denna tidpunkt blir simulering av värmeavledning på IC-nivå och systemnivå mycket viktig.
Arbetsmiljötemperaturen för vissa applikationer är 70 till 125°C, och temperaturen i vissa fordonsapplikationer i formstorlek är till och med så hög som 140°C. För dessa applikationer är den oavbrutna driften av systemet mycket viktigt. Vid optimering av elektroniska konstruktioner blir noggrann termisk analys under transienta och statiska värsta tänkbara scenarier för ovanstående två typer av applikationer allt viktigare.
Vägarna för värmeavledning och termiskt motstånd är olika beroende på olika implementeringsmetoder: Värmeavledningsdynorna som är anslutna till den interna kylflänspanelen eller värmeavledningshålen vid korsningen mellan utsprången. Använd lod för att ansluta den exponerade termiska dynan eller bumpanslutningen till det översta lagret av PCB. En öppning på kretskortet under den exponerade termiska dynan eller bumpanslutningen, som kan anslutas till den förlängda kylflänsbasen ansluten till modulens's metallhölje. Använd metallskruvar för att ansluta kylflänsen till kylflänsen på det övre eller nedre kopparskiktet på kretskortet på metallskalet. Använd lod för att ansluta den exponerade termiska dynan eller bumpanslutningen till det översta lagret av PCB. Dessutom är vikten eller tjockleken av kopparplätering som används på varje lager av PCB mycket kritisk. När det gäller termisk resistansanalys påverkas skikten som är anslutna till de exponerade dynorna eller stötarna direkt av denna parameter. Generellt sett är dessa topp-, kylfläns- och bottenskikten i ett flerskikts kretskort. I de flesta applikationer kan det vara ett 2 ounce koppar (2 ounce koppar=2,8 mils eller 71 µm) yttre skikt och ett 1 ounce koppar (1 ounce koppar=1,4 mils eller 35 µm) inre skikt, eller alla är alla 1 uns kraftigt kopparbeklätt lager. I hemelektronikapplikationer använder vissa applikationer till och med 0,5 ounces koppar (0,5 ounces koppar=0,7 mils eller 18 µm) lager.
Modelldata
Simulering av formtemperaturen kräver ett IC-layoutdiagram, som inkluderar alla effekt-FET:er på formen och de faktiska positionerna som överensstämmer med förpacknings- och lödningsprinciperna.
Storleken och bildförhållandet för varje FET är mycket viktiga för värmefördelningen. En annan viktig faktor att överväga är om FET:erna slås på samtidigt eller sekventiellt. Modellens noggrannhet beror på de fysiska data och materialegenskaper som används.
Den statiska eller medeleffektanalysen av modellen kräver endast en kort beräkningstid och konvergens inträffar när den maximala temperaturen har registrerats.
Transientanalys kräver jämförelsedata för effekt-tid. Vi använde en bättre analytisk procedur än växelströmförsörjningsfallet för att registrera data för att exakt fånga topptemperaturökningen under snabba effektpulser. Denna typ av analys är i allmänhet tidskrävande och kräver mer datainmatning än statisk effektsimulering.
Denna modell kan simulera epoxiporerna i formanslutningsområdet eller pläteringsporerna i PCB-kylflänsen. I båda fallen kommer epoxi-/pläteringsporer att påverka förpackningens termiska motstånd.
Termisk simulering är en viktig del av utvecklingen av kraftprodukter. Dessutom kan den också vägleda dig att ställa in parametrarna för termisk resistans, som täcker hela intervallet från kiselchipets FET-övergång till implementeringen av olika material i produkten. När vi väl förstår de olika termiska motståndsvägarna kan vi optimera många system för alla applikationer.
Dessa data kan också användas för att bestämma korrelationen mellan reduktionsfaktorn och ökningen av den omgivande driftstemperaturen. Dessa resultat kan användas för att hjälpa produktutvecklingsteam att utveckla sin design.
