Thermal Simulation PCB tepelný design
Icepak je softwarový nástroj pro tepelné modelování, který lze použít ke studiu místních změn tepelné vodivosti na deskách plošných spojů. Kromě funkce výpočetní dynamiky tekutin (CFD) bere softwarový nástroj v úvahu také zapojení a prokovy na desce plošných spojů a poté vypočítá rozložení tepelné vodivosti na celé desce plošných spojů. Díky této vlastnosti je Icepak velmi vhodný pro následující výzkumné práce.
Původní návrh a ověření modelu:
Běžnou metodou tepelné analýzy je vypočítat průměrnou hodnotu efektivní paralelní a normální tepelné vodivosti celé obvodové desky podle počtu, tloušťky a procenta pokrytí měděné vrstvy a celkové tloušťky obvodové desky a poté vypočítat tepelná vodivost desky plošných spojů pomocí průměrné paralelní a normální tepelné vodivosti.
Model Icepak je vytvořen podle souboru ECAD v 1U serverové aplikaci. Do modelu jsou importovány informace o směrování a prostřednictvím původní desky plošných spojů.
Za účelem kontroly rozložení tepelné vodivosti lze okrajovou podmínku konstantní teploty 45 stupňů přiřadit zadní straně desky plošných spojů a okrajovou podmínku rovnoměrného tepelného toku lze přiřadit horní. Vysoká teplota představuje nízkou tepelnou vodivost a nízká teplota představuje vysokou tepelnou vodivost. Z obrázku je vidět, že teplota je vyšší v oblasti bez elektroinstalace a nižší v oblasti s více elektroinstalací. V oblasti s velkými průchody se teplota blíží 45 stupňům.
To ukazuje, že rozložení tepelné vodivosti je v souladu s rozložením elektroinstalace v původním návrhu. Pro získání místního efektu malých děr by měla být použita menší velikost mřížky pozadí.Když jsou výsledky simulace maximální teploty každé skupiny klíčových prvků porovnány s výsledky testu, zjistíme, že mají dobrou konzistenci.
Provedení PCB má poměrně velké pokrytí kabeláže, které je navrženo tak, aby zvýšilo odvod tepla v desce plošných spojů a tím snížilo teplotu regulátoru napětí. V některých případech je však pro snížení nákladů nutné snížit pokrytí kabeláže a nepoužívat chladič. Dojde tedy k úpravě elektroinstalace a následně k predikci teploty regulátoru bude použit ověřovací model.
