ヒートシンク設計の熱シミュレーションの重要性

ほとんどの電子部品は、電流が流れると発熱します。 熱は電力、デバイスの特性、回路設計によって異なります。 コンポーネントに加えて、電気接続、銅配線、スルーホールの抵抗も、ある程度の熱損失と電力損失を引き起こす可能性があります。 故障や回路の故障を回避するために、PCB 設計者は、正常に動作し、安全な温度範囲内に留まる PCB を製造するよう努める必要があります。 一部の回路は追加の冷却なしで動作しますが、場合によっては、ラジエーター、冷却ファン、またはメカニズムの組み合わせの追加が避けられません。

なぜ熱シミュレーションが必要なのでしょうか?

熱シミュレーションは、特に最新の超高速コンポーネントが使用される場合、電子製品設計プロセスの重要な部分です。 たとえば、FPGA または高速 AC/DC コンバータは、簡単に数ワットの電力を消費する可能性があります。 したがって、PC ボード、エンクロージャ、システムは、通常の動作に対する熱の影響を最小限に抑えるように設計する必要があります。

設計者がコンポーネントを備えた回路基板、ファン（存在する場合）、通気口のある筐体など、デバイス全体の 3D モデルを入力できる専用のソフトウェアを使用できます。 次に、熱源がシミュレーション コンポーネント (通常は IC モデル) に追加され、注目を集めるのに十分な熱が発生します。 気温、重力ベクトル (対流計算用)、場合によっては外部放射負荷などの環境条件が指定されます。 次に、モデルをシミュレートします。 通常、結果には温度と気流の図が含まれます。 エンクロージャ内では、圧力マップを取得することも重要です。

周囲の温度や圧力、冷媒の性質（この場合は30℃の空気）、地球の重力場における基板の向きなど、さまざまな初期条件を入力することで設定が完了し、実行します。シミュレーション。 シミュレーションを実行するために、ソフトウェアはモデル全体を多数のユニットにスライスします。各ユニットには独自の材料特性と熱特性、および他のユニットとの境界があります。 次に、各要素内の条件をシミュレートし、マテリアルの仕様に従ってそれらの条件を他の要素にゆっくりと伝えます。 熱シミュレーションと解析は、より優れた放熱ヒートシンク設計に貢献します。