PCB 뉴스 - PCB 열 설계에서 CFD 모델링 방법의 적용

다상조절기 응용에 필요한 전력수준이 갈수록 높아지고 가용회로기판의 면적이 끊임없이 감소됨에 따라 PCB회로기판의 배선설계는 이미 조절기 열설계의 중요한 구성부분으로 되였다.PCB 보드는 조절기에서 발생하는 대부분의 열을 분산시키는 데 도움을 줄 수 있으며, 많은 경우 열을 방출하는 유일한 방법입니다.잘 설계된 흔적선은 MOSFET와 IC 주변의 효과적인 열전도성을 강화하여 회로기판의 열성능을 향상시킬 수 있다.

반면에 비용을 절감하기 위해서는 불필요한 케이블 연결을 줄여야 합니다.따라서 이러한 목표를 달성하기 위해서는 설계 단계에서 전압기 주변의 PCB 열전도율 변화와 전압기 열성능에 미치는 영향을 추정하고 조정할 필요가 있다.

흔히 볼 수 있는 열 분석 방법은 구리 층의 수량, 두께와 커버리지, 회로 기판의 총 두께에 따라 전체 회로 기판의 유효한 평행 열전도율과 양의 열전도율의 평균을 계산한 다음 평균 평행 열전도율과 양의 열전도율을 사용하여 회로 기판의 열전도율을 계산하는 것이다.그러나이 방법은 회로 기판의 열전도율의 부분적 변화를 고려해야하는 경우에 적합하지 않습니다.

Icepak은 보드 열전도율의 부분적 변화를 연구하는 데 사용할 수있는 열 모델링 소프트웨어 도구입니다.이 소프트웨어 도구는 유체역학(CFD) 기능 외에도 전체 회로 기판의 열전도율 분포를 계산하기 위해 회로 기판의 배선과 구멍을 고려합니다.이 특성으로 인해 Icepak은 다음 연구에 적합합니다.

원본 설계 및 모델 검증

Icepak 모델은 1U 서버 응용 프로그램의 ECAD 파일을 기반으로 생성됩니다.원본 보드 및 오버홀 정보를 모델로 가져옵니다.

열전도율 분포를 확인하기 위해 섭씨 45도의 항온 경계 조건을 PCB 보드의 뒷면에, 균일 열전도량 경계 조건을 PCB의 상단으로 지정할 수 있습니다.

고온은 저열전도율, 저온은 고열전도율을 나타낸다.그림에서 볼 수 있듯이 흔적이 없는 구역은 온도가 높고 흔적이 많은 구역은 온도가 낮다.큰 구멍이 있는 지역에서는 온도가 45 ° C에 가깝습니다.

이는 열전도율 분포가 원래 설계의 흔적 분포와 일치함을 나타냅니다.작은 구멍의 로컬 효과를 얻으려면 작은 배경 메쉬 크기를 사용해야 합니다.

이 예에서 배경 메쉬 크기는 1 * 1mm입니다.각 메쉬에는 X, Y 및 Z 좌표 방향에서 자체 열전도도를 갖는 보드 장치가 포함되어 있으며 일반적으로 값이 다릅니다.

이 모델에서 전력 손실의 조절기 부품과 궤적.이러한 전력 손실 값은 위의 테스트에서 검증되었습니다.

회로 기판 위에 공기 흐름이 있는 1U 어플리케이션 모델주변 온도는 25 ° C이며 내부 공기 유속은 400 LFM입니다.그림 2b는 보드의 표면과 어셈블리의 온도를 보여줍니다.온도가 높은 부품은 조절기의 MOSFET입니다.

각 주요 부품 그룹의 최고 온도 시뮬레이션 결과를 테스트 결과와 비교할 때 일관성이 우수합니다.

회로 기판의 흔적을 줄이다.

최초의 PCB 설계는 회로 기판의 발열을 증가시켜 전압 조절기의 온도를 낮추기 위해 상대적으로 큰 흔적선 커버리지를 가지고 있었다.그러나 어떤 경우에는 비용을 줄이기 위해 라디에이터를 사용하지 않고 흔적선 커버를 줄일 필요가 있습니다.따라서 흔적선을 수정한 뒤 검증 모델을 사용해 조절기의 온도를 예측할 예정이다.

이상은 CFD 모델링 방법을 활용하여 PCB 열 설계의 응용을 소개하는 것이다.Ipcb는 PCB 제조업체 및 PCB 제조 기술에도 제공됩니다.