Warum brauchen wir eine thermische Simulation?
Die meisten elektronischen Komponenten erwärmen sich, wenn Strom durch sie fließt. Die Wärme hängt von der Leistung, den Geräteeigenschaften und dem Schaltungsdesign ab. Neben Komponenten kann auch der Widerstand von elektrischen Verbindungen, Kupferkabeln und Durchgangslöchern Wärme- und Leistungsverluste verursachen. Um Ausfälle oder Schaltungsausfälle zu vermeiden, sollten sich PCB-Designer dazu verpflichten, PCBs herzustellen, die normal funktionieren und innerhalb des sicheren Temperaturbereichs bleiben. Obwohl einige Schaltkreise ohne zusätzliche Kühlung funktionieren können, ist in einigen Fällen das Hinzufügen von Radiatoren, Kühlgebläsen oder einer Kombination von Mechanismen unvermeidlich.
Warum brauchen wir thermische Simulation?
Die thermische Simulation ist ein wichtiger Bestandteil des elektronischen Produktdesignprozesses, insbesondere wenn moderne ultraschnelle Komponenten verwendet werden. Beispielsweise können FPGAs oder schnelle AC/DC-Wandler leicht mehrere Watt Leistung verbrauchen. Daher müssen PC-Platinen, Gehäuse und Systeme so konstruiert werden, dass die Auswirkungen von Wärme auf ihren normalen Betrieb minimiert werden.
Wir können spezialisierte Software verwenden, die es Designern ermöglicht, 3D-Modelle des gesamten Geräts einzugeben – einschließlich Leiterplatten mit Komponenten, Lüftern (falls vorhanden) und Gehäusen mit Lüftungsöffnungen. Den Simulationskomponenten werden dann Wärmequellen hinzugefügt – normalerweise IC-Modelle, die genug Wärme erzeugen, um Aufmerksamkeit zu erregen. Umgebungsbedingungen werden angegeben, wie Lufttemperatur, Schwerkraftvektor (für die Konvektionsberechnung) und manchmal externe Strahlungsbelastung. Simulieren Sie dann das Modell; Die Ergebnisse umfassen in der Regel Temperatur- und Luftstromdiagramme. Im Gehege ist es auch wichtig, sich eine Druckkarte zu besorgen.
Die Konfiguration wird durch die Eingabe verschiedener Anfangsbedingungen abgeschlossen - Umgebungstemperatur und -druck, die Art des Kühlmittels (in diesem Fall Luft bei 30 Grad C), die Ausrichtung der Leiterplatte im Schwerefeld der Erde usw., und dann geht es los die Simulation. Um die Simulation durchzuführen, zerlegt die Software das gesamte Modell in eine große Anzahl von Einheiten, von denen jede ihre eigenen materiellen und thermischen Eigenschaften und die Grenze zu anderen Einheiten hat. Anschließend simuliert es die Bedingungen in jedem Element und gibt sie gemäß der Spezifikation des Materials langsam an andere Elemente weiter. Thermische Simulation und Analyse werden zu einem besseren PCB-Design beitragen.
