ヒートシンク設計における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、および回路設計に依存します。 コンポーネントに加えて、電気接続、銅配線、およびスルーホールの抵抗も、熱と電力の損失を引き起こす可能性があります。 障害や回路障害を回避するために、PCB 設計者は正常に動作し、安全な温度範囲内に留まる PCB の製造に専念する必要があります。 一部の回路は追加の冷却なしで機能しますが、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すか?

 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、電子製品の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 コンバーターは、数ワットの電力を簡単に消費する可能性があります。 したがって、PC ボード、筐体、およびシステムは、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。これには、コンポーネントを備えた回路基板、ファン (存在する場合)、および通気口を備えた筐体が含まれます。 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を生成します。 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。 結果には通常、温度と気流の図が含まれます。 エンクロージャー内では、圧力マップを取得することも重要です。

構成は、周囲温度と圧力、冷却剤の性質 (この場合は 30 ℃ の空気)、地球の重力場における回路基板の方向など、さまざまな初期条件を入力することによって完了します。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があり、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、材料の仕様に従ってゆっくりと他の要素に伝播します。 熱シミュレーションと解析は、より良い PCB 設計に貢献します。