Tkessiħ tal-provvista tal-enerġija biex tottimizza l-prestazzjoni u l-ispiża tal-enerġija
Meta s-sħana tas-sistema tal-prodott tiżdied, il-konsum tal-enerġija tas-sistema se jiżdied b'mod esponenzjali. B'dan il-mod, meta tiddisinja s-sistema tal-provvista tal-enerġija, tintgħażel soluzzjoni b'kurrent akbar, u dan inevitabbilment iwassal għal żieda fl-ispiża. Sa ċertu punt, l-ispiża se tiżdied b'mod esponenzjali.
Is-simulazzjoni termali hija parti importanti mill-iżvilupp ta 'prodotti tal-enerġija u li tipprovdi linji gwida dwar il-materjal tal-prodott. L-ottimizzazzjoni tad-daqs tal-modulu hija t-tendenza ta 'żvilupp tad-disinn tat-tagħmir terminali, li ġġib magħha l-konverżjoni tal-ġestjoni tad-dissipazzjoni tas-sħana mis-sink tas-sħana tal-metall għas-saff tar-ram tal-PCB. Xi moduli llum jużaw frekwenzi ta 'swiċċjar aktar baxxi għal provvisti ta' enerġija b'modalità ta 'swiċċ u komponenti passivi kbar. Għall-konverżjoni tal-vultaġġ u l-kurrent quiescent li jsuq iċ-ċirkwit intern, l-effiċjenza tar-regolatur lineari hija relattivament baxxa.
Hekk kif il-funzjonijiet isiru aktar abbundanti, il-prestazzjoni ssir ogħla u ogħla, u d-disinn tal-apparat isir dejjem aktar kompatt. F'dan iż-żmien, is-simulazzjoni tad-dissipazzjoni tas-sħana fil-livell IC u fil-livell tas-sistema ssir importanti ħafna.
It-temperatura tal-ambjent tax-xogħol ta 'xi applikazzjonijiet hija 70 sa 125 °C, u t-temperatura ta' xi applikazzjonijiet tal-karozzi tad-daqs tad-die hija saħansitra għolja sa 140 °C. Għal dawn l-applikazzjonijiet, it-tħaddim mhux interrott tas-sistema huwa importanti ħafna. Meta jiġu ottimizzati disinji elettroniċi, analiżi termali preċiża taħt xenarji tal-agħar każi temporanji u statiċi għaż-żewġ tipi ta 'applikazzjonijiet ta' hawn fuq qed issir dejjem aktar importanti.
1. Ġestjoni Termali
Id-diffikultà tal-ġestjoni tad-dissipazzjoni tas-sħana hija li tnaqqas id-daqs tal-pakkett filwaqt li tinkiseb prestazzjoni ogħla ta 'dissipazzjoni tas-sħana, temperatura ogħla tal-ambjent tax-xogħol u baġit ta' saff ta 'dissipazzjoni tas-sħana tar-ram aktar baxx. Effiċjenza għolja tal-ippakkjar se tirriżulta f'konċentrazzjoni ogħla ta 'komponenti li jiġġeneraw is-sħana, li tirriżulta f'flussi ta' sħana estremament għoljin fil-livell tal-IC u l-livell tal-pakkett.
Il-fatturi li jeħtieġ li jiġu kkunsidrati fis-sistema jinkludu apparati oħra tal-enerġija tal-bord taċ-ċirkwit stampat li jistgħu jaffettwaw it-temperatura tal-apparat tal-analiżi, l-ispazju tas-sistema, u d-disinn/restrizzjonijiet tal-fluss tal-arja. It-tliet livelli ta 'ġestjoni termali li għandhom jiġu kkunsidrati huma: pakkett, bord ta' ċirkwit u sistema
Mogħdija tipika tat-trasferiment tas-sħana f'pakkett IC
Spiża baxxa, fattur ta 'forma żgħira, integrazzjoni tal-modulu u affidabilità tal-pakkett huma diversi aspetti li jeħtieġ li jiġu kkunsidrati meta tagħżel pakkett. Hekk kif l-ispiża ssir konsiderazzjoni ewlenija, il-pakketti tat-titjib tad-dissipazzjoni tas-sħana bbażati fuq frejms taċ-ċomb qed isiru dejjem aktar popolari.
Dan it-tip ta 'pakkett jinkludi sink tas-sħana inkorporat jew kuxxinett espost u pakkett tat-tip ta' ċippa għat-tixrib, li huwa ddisinjat biex itejjeb il-prestazzjoni tad-dissipazzjoni tas-sħana. F'xi pakketti ta 'immuntar tal-wiċċ, xi frejms dedikati taċ-ċomb iwweldjaw diversi ċomb fuq kull naħa tal-pakkett biex jiffunzjonaw bħala spreader tas-sħana. Dan il-metodu jipprovdi mogħdija aħjar ta 'dissipazzjoni tas-sħana għat-trasferiment tas-sħana tal-kuxxinett tad-die.
2. IC u simulazzjoni tad-dissipazzjoni tas-sħana tal-pakkett
L-analiżi termali teħtieġ mudelli ta 'prodotti ta' ċippa tas-silikon dettaljati u preċiżi u proprjetajiet termali tad-djar. Il-fornituri tas-semikondutturi jipprovdu proprjetajiet mekkaniċi u ippakkjar ta 'dissipazzjoni tas-sħana IC taċ-ċippa tas-silikon, filwaqt li l-manifatturi tat-tagħmir jipprovdu informazzjoni dwar materjali tal-moduli. L-utenti tal-prodott jipprovdu informazzjoni dwar l-ambjent tal-użu.
Din l-analiżi tgħin lid-disinjaturi tal-IC jottimizzaw id-daqs tal-FET tal-enerġija għall-konsum tal-enerġija fl-agħar każ f'modi operattivi temporanji u statiċi. F'ħafna ICs elettroniċi tal-qawwa, il-FET tal-qawwa tokkupa parti konsiderevoli taż-żona tad-die. L-analiżi termali tgħin lid-disinjaturi jottimizzaw id-disinji tagħhom.
Il-pakkett magħżul ġeneralment jesponi parti mill-metall biex jipprovdi passaġġ ta 'impedenza ta' dissipazzjoni tas-sħana baxxa miċ-ċippa tas-silikon sas-sink tas-sħana. Il-parametri ewlenin meħtieġa mill-mudell huma kif ġej:
Proporzjon ta 'aspett tad-daqs taċ-ċippa tas-silikon u ħxuna taċ-ċippa.
Iż-żona u l-post tal-apparat tal-enerġija, u kwalunkwe ċirkwit tas-sewqan awżiljarju li jiġġenera s-sħana.
Il-ħxuna tal-istruttura tal-provvista tal-enerġija (id-dispersjoni fiċ-ċippa tas-silikon).
Iż-żona u l-ħxuna tal-konnessjoni tad-die fejn iċ-ċippa tas-silikon hija konnessa mal-pads tal-metall esposti jew ħotob tal-metall. Jista 'jinkludi l-perċentwal tal-vojt tal-arja tal-materjal tal-konnessjoni tad-die.
Iż-żona u l-ħxuna tal-junction ta 'pads tal-metall esposti jew ħotob tal-metall.
Uża l-materjal tal-moffa u d-daqs tal-pakkett taċ-ċomb tal-konnessjoni.
Il-proprjetajiet tal-konduttività termali ta 'kull materjal użat fil-mudell għandhom jiġu pprovduti. Dan l-input tad-dejta jinkludi wkoll bidliet li jiddependu mit-temperatura fil-proprjetajiet kollha tal-konduzzjoni tas-sħana, li jinkludu speċifikament:
Konduttività termali taċ-ċippa tas-silikon
Konnessjoni tad-die, konduttività termali tal-materjal tal-moffa
Konduttività termali fil-junction ta 'pads tal-metall jew ħotob tal-metall.
Interazzjoni bejn il-prodott tal-pakkett u l-PCB
Wieħed mill-aktar parametri importanti tas-simulazzjoni tad-dissipazzjoni tas-sħana huwa li tiddetermina r-reżistenza termali mill-kuxxinett sal-materjal tas-sink tas-sħana. Il-metodi għad-determinazzjoni tar-reżistenza termali huma kif ġej:
Bord taċ-ċirkwit FR4 b'ħafna saffi (komunement użati huma bordijiet ta 'ċirkwiti b'erba' saffi u sitt saffi)
Bord ta 'ċirkwit b'tarf wieħed
Bordijiet taċ-ċirkwiti ta 'fuq u ta' isfel
Il-mogħdijiet tad-dissipazzjoni tas-sħana u tar-reżistenza termali jvarjaw skont metodi ta 'implimentazzjoni differenti:
Qabbad mal-kuxxinett tad-dissipazzjoni tas-sħana tal-pannell tas-sink tas-sħana intern jew it-toqba tad-dissipazzjoni tas-sħana fil-junction tal-isporġenza. Uża l-istann biex tgħaqqad il-kuxxinett termali espost jew il-konnessjoni tal-bump mas-saff ta 'fuq tal-PCB.
Ftuħ fuq il-PCB taħt il-kuxxinett termali espost jew il-konnessjoni tal-bump, li tista 'tiġi mqabbda mal-bażi estiża tas-sink tas-sħana konnessa mal-kisi tal-metall tal-modulu'
Uża viti tal-metall biex tgħaqqad is-sink tas-sħana mas-sink tas-sħana fuq is-saff tar-ram ta 'fuq jew ta' isfel tal-PCB tal-qoxra tal-metall. Uża l-istann biex tgħaqqad il-kuxxinett termali espost jew il-konnessjoni tal-bump mas-saff ta 'fuq tal-PCB.
Barra minn hekk, il-piż jew il-ħxuna tal-kisi tar-ram użat fuq kull saff tal-PCB huwa kritiku ħafna. F'termini ta 'analiżi tar-reżistenza termali, is-saffi konnessi mal-pads jew ħotob esposti huma direttament affettwati minn dan il-parametru. B'mod ġenerali, dawn huma s-saffi ta 'fuq, sink tas-sħana u ta' isfel f'bord ta 'ċirkwit stampat b'ħafna saffi.
Fil-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet, jista’ jkun saff ta’ barra ta’ żewġ uqija tar-ram (2 uqija ram=2.8 mils jew 71 µm), u saff ta’ ġewwa tar-ram ta’ 1 uqija (1 uqija ram=1.4 mils jew 35 µm), jew kollha kollha huma 1 uqija saff miksi tar-ram tqil. F'applikazzjonijiet ta 'elettronika għall-konsumatur, xi applikazzjonijiet saħansitra jużaw saff ta' 0.5 uqija ta 'ram (0.5 uqija ta' ram=0.7 mils jew 18 µm).
