Berita PCB - Mengguna kaedah pemodelan CFD untuk aplikasi desain panas PCB

Kerana aras kuasa yang diperlukan untuk aplikasi pengaturan berbilang-fasa semakin tinggi, dan kawasan papan sirkuit tersedia terus menurun, desain papan sirkuit PCB telah menjadi bahagian penting desain panas pengaturan. Papan PCB boleh membantu menghapuskan sebahagian besar panas yang dihasilkan oleh regulator, dan dalam banyak kes ini adalah satu-satunya cara untuk menghapuskan panas. Jejak yang direka dengan baik boleh meningkatkan prestasi panas papan sirkuit dengan meningkatkan konduktiviti panas yang berkesan di sekitar MOSFET dan IC.

Di sisi lain, untuk mengurangi biaya, kabel tidak perlu dikurangkan. Oleh itu, untuk memenuhi tujuan di atas, perlu memperkirakan dan menyesuaikan perubahan konduktiviti suhu PCB disekitar penyabar tegangan dan kesannya pada prestasi suhu penyabar tegangan semasa tahap desain.

Kaedah analisis suhu umum adalah untuk menghitung nilai rata-rata konduktiviti suhu yang berkesan selari dan normal bagi seluruh papan sirkuit berdasarkan nombor, tebal dan persentase penutupan lapisan tembaga dan keseluruhan tebal papan sirkuit, dan kemudian guna konduktiviti suhu selari dan normal untuk menghitung konduktiviti suhu papan sirkuit. Namun, kaedah ini tidak sesuai bila perubahan setempat dalam konduktiviti panas papan sirkuit mesti dianggap.

Icepak adalah alat perisian pemodelan panas yang boleh digunakan untuk mempelajari perubahan setempat dalam konduktiviti panas dalam papan sirkuit. Selain fungsi dinamik cairan komputasi (CFD), alat perisian juga mempertimbangkan kabel dan vias papan sirkuit untuk mengira distribusi konduktiviti panas seluruh papan sirkuit. Ciri-ciri ini membuat Icepak sangat sesuai untuk kerja kajian berikut.

Projek asal dan pengesahan model

Model Icepak dicipta berdasarkan fail ECAD dalam aplikasi pelayan 1U. Jejak dan melalui maklumat papan sirkuit asal diimport ke dalam model.

Untuk memeriksa distribusi konduktiviti panas, keadaan sempadan suhu konstan 45 darjah Celsius boleh ditugaskan ke belakang papan PCB, dan keadaan sempadan aliran suhu seragam boleh ditugaskan ke atas PCB.

Suhu tinggi mewakili konduktiviti panas rendah, dan suhu rendah mewakili konduktiviti panas tinggi. Ia boleh dilihat dari angka bahawa suhu lebih tinggi di kawasan di mana tiada jejak, dan suhu lebih rendah di kawasan dengan lebih banyak jejak. Dalam kawasan dengan kunci besar, suhu hampir 45°C.

Ini menunjukkan bahawa distribusi konduktiviti panas konsisten dengan distribusi jejak dalam rancangan asal. Untuk mendapatkan kesan setempat lubang kecil, saiz grid latar belakang lebih kecil patut digunakan.

Dalam contoh ini, saiz grid latar belakang ialah 1*1mm. Setiap grid mengandungi unit papan sirkuit, yang mempunyai konduktiviti panas sendiri dalam arah koordinat X, Y, dan Z, dan umumnya mereka mempunyai nilai yang berbeza.

Dalam model ini, kehilangan kuasa komponen pengatur dan jejak. Nilai kehilangan kuasa ini telah disahkan dalam ujian yang terdahulu.

Model aplikasi 1U, di mana terdapat aliran udara di atas papan sirkuit. Suhu persekitaran 25°C, dan kadar aliran udara dalaman 400LFM. Figur 2b menunjukkan suhu permukaan dan komponen pada papan sirkuit. Komponen dengan suhu yang lebih tinggi adalah MOSFET dalam pengatur.

Apabila membandingkan hasil simulasi suhu maksimum setiap kumpulan komponen kunci dengan hasil ujian, kami mendapati bahawa mereka mempunyai konsistensi yang baik.

Kurangkan jejak papan sirkuit

Rancangan PCB asal mempunyai perlindungan jejak relatif besar, tujuan adalah untuk meningkatkan penyebaran panas dalam papan sirkuit, dengan itu mengurangkan suhu pengatur tegangan. Bagaimanapun, dalam beberapa kes, untuk mengurangi kos, perlu mengurangi perlindungan jejak dan tidak menggunakan sink panas. Oleh itu, jejak akan diubahsuai, dan kemudian model pengesahan akan digunakan untuk meramalkan suhu pengatur.

Atas ialah perkenalan aplikasi desain panas PCB menggunakan kaedah pemodelan CFD. Ipcb juga disediakan kepada penghasil PCB dan teknologi penghasilan PCB.