Kif tottimizza l-prestazzjoni taċ-ċirkwit u l-ispiża għat-tkessiħ tal-provvista tal-enerġija

Meta s-sħana tas-sistema tal-prodott tiżdied, il-konsum tal-enerġija tas-sistema se jiżdied b'mod esponenzjali, għalhekk meta tiddisinja s-sistema tal-enerġija, tintgħażel soluzzjoni b'kurrent ogħla, li inevitabbilment iwassal għal żieda fl-ispiża. F'ċertu punt, l-ispiża tiżdied b'mod esponenzjali. Ħallini naqsam miegħek artiklu dwar id-disinn u s-simulazzjoni tat-tkessiħ tal-provvista tal-enerġija.

Is-simulazzjoni termali hija parti importanti mill-iżvilupp ta 'prodotti tal-enerġija u li tipprovdi linji gwida għall-materjali tal-prodott. L-ottimizzazzjoni tal-fattur tal-forma tal-modulu hija xejra ta 'żvilupp fid-disinn tat-tagħmir terminali, li ġġib magħha l-problema tal-bidla minn sinkijiet tas-sħana tal-metall għal ġestjoni termali tas-saff tar-ram tal-PCB. Uħud mill-moduli tal-lum jużaw frekwenzi ta 'swiċċjar aktar baxxi għal provvisti ta' enerġija b'mod ta 'swiċċ u komponenti passivi kbar. Ir-regolaturi lineari huma inqas effiċjenti għat-traduzzjoni tal-vultaġġ u l-kurrenti quiescent li jmexxu ċ-ċirkwiti interni.

Hekk kif id-disinji tal-apparat isiru aktar rikki fil-karatteristiċi, li jtejbu l-prestazzjoni, u d-disinji tal-apparat isiru aktar kompatti, is-simulazzjoni termali fil-livell IC u fil-livell tas-sistema ssir kritika.

Xi applikazzjonijiet joperaw f'temperaturi ambjentali ta '70 sa 125 grad, u xi applikazzjonijiet tal-karozzi ta' daqs die jistgħu jilħqu temperaturi għoljin sa 140 grad, fejn l-operat tas-sistema mhux interrott huwa importanti. Analiżi termali preċiża temporanja u statika tal-agħar każ għaż-żewġ tipi ta 'applikazzjonijiet qed issir dejjem aktar importanti meta jiġu ottimizzati disinji elettroniċi.

Ġestjoni termali

L-isfida tal-ġestjoni termali hija li jitnaqqas id-daqs tal-pakkett filwaqt li tinkiseb prestazzjoni termali ogħla, temperatura ambjentali operattiva ogħla, u baġit aktar baxx għal saffi termali tar-ram. Effiċjenza għolja tal-ippakkjar se tirriżulta f'konċentrazzjoni għolja ta 'komponenti li jiġġeneraw is-sħana, li tirriżulta f'flussi ta' sħana estremament għoljin fil-livelli tal-IC u tal-pakkett.

Fatturi li għandhom jiġu kkunsidrati fis-sistema jinkludu xi 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/limitazzjonijiet tal-fluss tal-arja. Hemm tliet fatturi li għandek tikkonsidra fil-ġestjoni termali: pakkett, bord, u sistema

Spiża baxxa, fattur ta 'forma żgħira, integrazzjoni tal-modulu, u affidabilità tal-pakkett huma ftit aspetti li għandek tikkonsidra meta tagħżel pakkett. Hekk kif l-ispiża ssir konsiderazzjoni ewlenija, pakketti msaħħa termali bbażati fuq leadframe qed jiksbu popolarità. Dan il-pakkett jinkludi sink tas-sħana inkorporat jew pad espost u pakketti tat-tip tal-ispreader tas-sħana ddisinjati biex itejbu l-prestazzjoni termali. F'xi pakketti ta 'immuntar tal-wiċċ, frejms taċ-ċomb speċjali għandhom diversi ċomb imdewweb ma' kull naħa tal-pakkett biex jaġixxu bħala spreaders tas-sħana. Dan l-approċċ jipprovdi mogħdija aħjar ta 'dissipazzjoni tas-sħana għat-trasferiment tas-sħana mill-kuxxinett tad-die.

IC u Simulazzjoni Termali tal-Pakkett

L-analiżi termali teħtieġ mudelli ta 'prodotti tad-die tas-silikon dettaljati u preċiżi u proprjetajiet termali tal-kompartiment. Il-fornituri tas-semikondutturi jipprovdu proprjetajiet mekkaniċi u ippakkjar termali tas-silikon IC, 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-dimensjonijiet tal-FET tal-qawwa għad-dissipazzjoni tal-enerġija fl-agħar każ f'modi ta 'tħaddim temporanji u kwiescenti. F'ħafna ICs tal-elettronika tal-qawwa, il-FETs tal-qawwa jokkupaw porzjon sinifikanti taż-żona tad-die. L-analiżi termali tgħin lid-disinjaturi jottimizzaw id-disinji tagħhom.

Il-pakkett magħżul tipikament jesponi ftit mill-metall biex jipprovdi passaġġ ta 'impedenza termali baxxa mid-die tas-silikon sal-sink tas-sħana. Il-parametri ewlenin meħtieġa mill-mudell huma kif ġej:

Il-proporzjon tal-aspett tad-daqs tad-die tas-silikon u l-ħxuna tad-die.

Iż-żona u l-post tal-apparat tal-enerġija, u kwalunkwe ċirkwit tas-sewwieq awżiljarju li jiġġenera s-sħana.

Ħxuna tal-istruttura tal-enerġija (dispersjoni fi ħdan iċ-ċippa tas-silikon).

Iż-żona tal-konnessjoni tad-die u l-ħxuna fejn id-die tas-silikon hija konnessa ma 'pads tal-metall esposti jew ħotob tal-metall. Jista 'jinkludi die waħħal il-perċentwali tal-vojt tal-arja tal-materjal.

Iż-żona u l-ħxuna tal-kuxxinett tal-metall espost jew il-konnessjoni tal-bump tal-metall.

Daqs tal-pakkett bl-użu ta 'materjal tal-iffurmar u ċomb ta' konnessjoni.

Il-proprjetajiet tal-konduttività termali għal kull materjal użat fil-mudell huma meħtieġa. Dan l-input tad-dejta jinkludi wkoll bidliet li jiddependu mit-temperatura fil-proprjetajiet kollha tat-trasferiment tas-sħana inklużi:

Konduttività termali taċ-ċippa tas-silikon

Konduttività termali tad-die waħħal, materjal tal-iffurmar

Konduttività termali fil-konnessjoni ta 'pads tal-metall jew ħotob tal-metall.

Tip ta 'pakkett (packageproduct) u interazzjoni tal-PCB

Parametru kruċjali għas-simulazzjoni termali huwa li tiddetermina r-reżistenza termali mill-kuxxinett sal-materjal tas-sink tas-sħana, li tista 'tiġi ddeterminata bil-modi li ġejjin:

Bordijiet FR4 b'ħafna saffi (bordijiet ta 'erba' u sitt saffi huma komuni)

bord ta 'ċirkwit b'tarf wieħed

Bordijiet ta 'fuq u ta' isfel

Il-mogħdijiet tar-reżistenza termali u termali jvarjaw skont l-implimentazzjoni:

Qabbad ma 'pads termali fuq il-pannell tas-sink tas-sħana intern jew vias termali f'konnessjonijiet bump. Uża l-istann biex tgħaqqad pads termali esposti jew konnessjonijiet bump mas-saff ta 'fuq tal-PCB.

Ftuħ fil-PCB taħt il-kuxxinett termali espost jew il-konnessjoni tal-bump li tista 'tiġi mqabbda mal-bażi tas-sink tas-sħana li jisporġi li huwa mwaħħal mal-għeluq tal-metall tal-modulu.

Uża viti tal-metall biex twaħħal is-sink tas-sħana mas-sink tas-sħana fuq is-saff tar-ram ta 'fuq jew ta' isfel tal-PCB tal-kaxxa tal-metall. Uża l-istann biex tgħaqqad il-kuxxinett termali espost jew il-konnessjoni tal-bump mas-saff ta 'fuq tal-PCB.

Ukoll, il-piż jew il-ħxuna tal-kisi tar-ram użat fuq kull saff tal-PCB huwa kritiku. Għall-analiżi tar-reżistenza termali, saffi konnessi ma 'kuxxinett esposti jew konnessjonijiet bump huma direttament affettwati minn dan il-parametru. B'mod ġenerali, dan huwa s-saffi ta 'fuq, sink tas-sħana u ta' isfel f'bord ta 'ċirkwit stampat b'ħafna saffi.

Fil-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet, dan jista’ jkun saff ta’ barra ta’ żewġ uqija tar-ram (2 uqija tar-ram=2.8 mils jew 71 µm) u ta’ ram ta’ 1 uqija (1 uqija ta’ ram=1.4 mils jew 35 µm) saff ta 'ġewwa, jew kollha It-tnejn huma saffi tar-ram ta' 1 oz. F'applikazzjonijiet tal-elettronika għall-konsumatur, xi wħud saħansitra jużaw saffi ta' {{10}}.5 oz ram (0.5 oz ram=0.7 mils jew 18 µm).

Data tal-mudell

Is-simulazzjoni tat-temperatura tad-die teħtieġ pjan ta 'art IC li tinkludi l-FETs tal-qawwa kollha fuq id-die u l-postijiet attwali tagħhom biex jikkonformaw mal-linji gwida tal-issaldjar tal-pakkett.

Id-daqs u l-proporzjon tal-aspett ta 'kull FET huwa importanti għad-distribuzzjoni termali. Fattur importanti ieħor li għandu jiġi kkunsidrat huwa jekk l-FETs jitħaddmux simultanjament jew sekwenzjali. L-eżattezza tal-mudell tiddependi fuq id-dejta fiżika u l-proprjetajiet tal-materjal użati.

L-analiżi tal-qawwa statika jew medja tal-mudell teħtieġ ħin qasir ta' komputazzjoni u l-konverġenza sseħħ ladarba tiġi rreġistrata l-ogħla temperatura.

Analiżi temporanja teħtieġ data ta 'enerġija kontra ħin. Aħna rreġistrajna d-dejta bl-użu ta 'pass ta' riżoluzzjoni aħjar mill-każ tal-provvista tal-enerġija li tinxtegħel biex naqbdu b'mod preċiż l-ogħla żieda fit-temperatura waqt impulsi ta 'enerġija mgħaġġla. Din l-analiżi tipikament tieħu ħafna ħin u teħtieġ aktar input tad-dejta minn simulazzjonijiet tal-enerġija statika.

Dan il-mudell jissimula vojt epossidiċi fiż-żona tat-twaħħil tad-die, jew vojt tal-kisi f'heatsink tal-PCB. Fiż-żewġ każijiet, vojt ta 'l-epossi/plating jistgħu jaffettwaw ir-reżistenza termali tal-pakkett

Is-simulazzjoni termali hija parti importanti mill-iżvilupp ta 'prodotti tal-enerġija. Barra minn hekk, jiggwidak permezz tal-issettjar tal-parametri tar-reżistenza termali, mill-junction FET taċ-ċippa tas-silikon sal-implimentazzjoni ta 'diversi materjali fil-prodott. Ladarba l-mogħdijiet differenti tar-reżistenza termali jiġu mifhuma, ħafna sistemi jistgħu jiġu ottimizzati għall-applikazzjonijiet kollha.

Sinda Thermal huwa espert termali professjonali, nistgħu nipprovdu d-disinn termali ottimizzat għall-klijenti tagħna, u noffru l-aktar prezz kompetittiv u sinkijiet tas-sħana ta 'kwalità kbira għall-klijenti globali. Jekk għandek xi rekwiżiti termali, jekk jogħġbok tħossok liberu li tikkuntattjana.