Kaip optimizuoti grandinės veikimą ir maitinimo šaltinio aušinimo išlaidas

Padidėjus gaminio sistemos šilumai, sistemos energijos suvartojimas didės eksponentiškai, todėl projektuojant elektros sistemą bus pasirinktas didesnės srovės sprendimas, kuris neišvengiamai lems savikainą. Tam tikru momentu išlaidos didėja eksponentiškai. Leiskite pasidalinti su jumis straipsniu apie maitinimo šaltinio aušinimo dizainą ir modeliavimą.

Šiluminis modeliavimas yra svarbi energijos produktų kūrimo ir gaminių medžiagų gairių pateikimo dalis. Modulio formos koeficiento optimizavimas yra galinių įrenginių projektavimo plėtros tendencija, dėl kurios kyla problemų dėl perėjimo nuo metalinių aušintuvų prie PCB vario sluoksnio šilumos valdymo. Kai kurie šiuolaikiniai moduliai naudoja žemesnius perjungimo dažnius perjungimo režimo maitinimo šaltiniams ir dideliems pasyviems komponentams. Linijiniai reguliatoriai yra mažiau veiksmingi įtampos perkėlimui ir ramybės srovėms, kurios valdo vidines grandines.

Kadangi įrenginių dizainas tampa vis turtingesnis, našumas gerinamas, o įrenginių dizainas tampa kompaktiškesnis, šiluminis modeliavimas IC lygiu ir sistemos lygiu tampa itin svarbus.

Kai kurios programos veikia esant aplinkos temperatūrai nuo 70 iki 125 laipsnių, o kai kurios mažo dydžio automobilių programos gali pasiekti net 140 laipsnių temperatūrą, kur svarbus nepertraukiamas sistemos veikimas. Tiksli trumpalaikė ir statinė blogiausio atvejo terminė analizė abiejų tipų programoms tampa vis svarbesnė optimizuojant elektroninius dizainus.

Šilumos valdymas

Šilumos valdymo uždavinys yra sumažinti pakuotės dydį, tuo pačiu siekiant didesnio šiluminio efektyvumo, aukštesnės darbinės aplinkos temperatūros ir mažesnio vario šiluminių sluoksnių biudžeto. Didelis pakavimo efektyvumas lems didelę šilumą generuojančių komponentų koncentraciją, todėl IC ir pakuotės lygiuose bus itin dideli šilumos srautai.

Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti sistemoje, apima kai kuriuos kitus spausdintinės plokštės maitinimo įrenginius, kurie gali turėti įtakos analizės įrenginio temperatūrai, sistemos erdvei ir oro srauto dizainui / apribojimams. Šilumos valdymui reikia atsižvelgti į tris veiksnius: paketą, lentą ir sistemą

Maža kaina, nedidelės formos faktorius, modulių integravimas ir paketo patikimumas – tai keli aspektai, į kuriuos reikia atsižvelgti renkantis paketą. Kadangi kaina tampa pagrindiniu aspektu, populiarėja termiškai sustiprinti paketai, kurių pagrindą sudaro švino rėmas. Į šį paketą įeina įterptieji aušintuvai arba atviri padėklai ir šilumos sklaidytuvo tipo paketai, skirti pagerinti šilumines savybes. Kai kuriose ant paviršiaus montuojamose pakuotėse specialūs švino rėmai turi keletą laidų, sujungtų kiekvienoje pakuotės pusėje, kad veiktų kaip šilumos skleidėjai. Šis metodas užtikrina geresnį šilumos išsklaidymo kelią šilumos perdavimui iš štampo trinkelės.

IC ir paketinis terminis modeliavimas

Šiluminei analizei reikalingi išsamūs ir tikslūs silicio štampų gaminių modeliai ir korpuso šiluminės savybės. Puslaidininkių tiekėjai pateikia silicio IC šilumines mechanines savybes ir pakuotę, o įrangos gamintojai – informaciją apie modulių medžiagas. Produkto vartotojai pateikia naudojimo aplinkos informaciją.

Ši analizė padeda IC dizaineriams optimizuoti galios FET matmenis, kad būtų galima blogiausiu atveju išsklaidyti galią pereinamuoju ir ramybės režimu. Daugelyje galios elektronikos IC galios FET užima didelę štampavimo ploto dalį. Šiluminė analizė padeda dizaineriams optimizuoti savo dizainą.

Pasirinktas paketas paprastai atskleidžia dalį metalo, kad būtų užtikrintas žemos šiluminės varžos kelias nuo silicio štampo iki šilumos kriauklės. Pagrindiniai modeliui reikalingi parametrai yra šie:

Silicio štampo dydžio kraštinių santykis ir štampo storis.

Maitinimo įrenginio plotas ir vieta bei visos pagalbinės tvarkyklės grandinės, kurios generuoja šilumą.

Galios struktūros storis (dispersija silicio lusto viduje).

Štampo prijungimo sritis ir storis, kur silicio štampas yra prijungtas prie atvirų metalinių trinkelių arba metalinių iškilimų. Gali apimti antgalio tvirtinimo medžiagos oro tarpo procentą.

Atidengtos metalinės trinkelės arba metalinio guzelio jungties plotas ir storis.

Pakuotės dydis naudojant liejimo medžiagą ir jungiamuosius laidus.

Reikalingos kiekvienos modelyje naudojamos medžiagos šilumos laidumo savybės. Į šiuos duomenis taip pat įtraukiami nuo temperatūros priklausomi visų šilumos perdavimo savybių pokyčiai, įskaitant:

Silicio lusto šilumos laidumas

Štampo tvirtinimo, liejimo medžiagos šilumos laidumas

Šilumos laidumas prie metalinių trinkelių ar metalinių iškilimų jungties.

Pakuotės tipas (paketo produktas) ir PCB sąveika

Esminis šiluminio modeliavimo parametras yra nustatyti šiluminę varžą nuo trinkelės iki šilumos kriauklės medžiagos, kurią galima nustatyti šiais būdais:

Daugiasluoksnės FR4 plokštės (yra keturių ir šešių sluoksnių plokštės)

vienpusė plokštė

Viršutinės ir apatinės lentos

Šiluminės ir šiluminės varžos keliai skiriasi priklausomai nuo įgyvendinimo:

Prijunkite prie šiluminių trinkelių, esančių vidinėje aušintuvo plokštėje, arba šiluminių angų jungtyse. Naudokite litavimą, kad prijungtumėte atviras šilumines trinkeles arba smūgines jungtis prie viršutinio PCB sluoksnio.

PCB anga, esanti po atviru šiluminiu padėklu arba jungtimi, kuri gali būti prijungta prie išsikišusios šilumos kriauklės pagrindo, pritvirtinto prie metalinio modulio korpuso.

Naudokite metalinius varžtus, kad pritvirtintumėte aušintuvą prie radiatoriaus, esančio metalinio korpuso PCB viršutiniame arba apatiniame vario sluoksnyje. Naudokite litavimą, kad prijungtumėte atvirą šiluminę trinkelę arba buferio jungtį su viršutiniu PCB sluoksniu.

Be to, kiekviename PCB sluoksnyje naudojamos vario dangos svoris arba storis yra labai svarbūs. Atliekant šiluminės varžos analizę, šis parametras tiesiogiai veikia sluoksnius, prijungtus prie atvirų trinkelių arba guzelių jungčių. Paprastai tariant, tai yra viršutinis, aušintuvo ir apatinis daugiasluoksnės spausdintinės plokštės sluoksniai.

Daugeliu atvejų tai gali būti dviejų uncijų vario (2 uncijos vario=2,8 mil. arba 71 µm) išorinis sluoksnis ir 1 uncijos vario (1 uncijos vario=1,4 milo arba 35 µm) sluoksnis. vidinis sluoksnis arba visi Abu yra 1 uncijos vario sluoksniai. Buitinės elektronikos programose kai kurie netgi naudoja {{10}},5 uncijos vario (0,5 uncijos vario=0,7 mln. arba 18 µm) sluoksnius.

Modelio duomenys

Norint imituoti štampavimo temperatūrą, reikalingas IC grindų planas, kuriame būtų visi galios FET ant štampo ir jų tikrosios vietos, kad atitiktų pakuotės litavimo gaires.

Kiekvieno FET dydis ir kraštinių santykis yra svarbūs šilumos paskirstymui. Kitas svarbus veiksnys, į kurį reikia atsižvelgti, yra tai, ar FET įjungiami vienu metu, ar nuosekliai. Modelio tikslumas priklauso nuo fizinių duomenų ir naudojamų medžiagų savybių.

Modelio statinei arba vidutinės galios analizei reikia trumpo skaičiavimo laiko, o konvergencija įvyksta, kai užregistruojama aukščiausia temperatūra.

Pereinamoji analizė reikalauja galios ir laiko duomenų. Duomenis įrašėme naudodami geresnę skiriamąją gebą nei perjungimo maitinimo šaltinio atveju, kad tiksliai užfiksuotume didžiausios temperatūros kilimą greitų galios impulsų metu. Ši analizė paprastai užima daug laiko ir reikalauja daugiau duomenų nei statinės galios modeliavimas.

Šis modelis imituoja epoksidines tuštumas štampo tvirtinimo srityje arba dengimo tuštumas PCB aušintuvuose. Abiem atvejais epoksidinės / dengimo tuštumos gali paveikti pakuotės šiluminę varžą

Šiluminis modeliavimas yra svarbi energijos produktų kūrimo dalis. Be to, jis padės nustatyti šiluminės varžos parametrus – nuo ​​silicio lusto FET jungties iki įvairių medžiagų panaudojimo gaminyje. Suvokus skirtingus šiluminės varžos kelius, daugelį sistemų galima optimizuoti visoms reikmėms.

„Sinda Thermal“ yra profesionalus šilumos ekspertas, mes galime pasiūlyti optimizuotą šiluminį dizainą savo klientams ir pasiūlyti konkurencingiausią kainą ir puikios kokybės šilumos kriaukles pasauliniams klientams. Jei turite kokių nors šilumos reikalavimų, nedvejodami susisiekite su mumis.