Perché abbiamo bisogno della simulazione termica
La maggior parte dei componenti elettronici si riscalda quando la corrente li attraversa. Il calore dipende dalla potenza, dalle caratteristiche del dispositivo e dal design del circuito. Oltre ai componenti, anche la resistenza dei collegamenti elettrici, dei cablaggi in rame e dei fori passanti può causare alcune perdite di calore e potenza. Per evitare guasti o guasti ai circuiti, i progettisti di PCB dovrebbero impegnarsi a produrre PCB che possano funzionare normalmente e rimanere all'interno dell'intervallo di temperatura di sicurezza. Sebbene alcuni circuiti possano funzionare senza raffreddamento aggiuntivo, in alcuni casi è inevitabile l'aggiunta di radiatori, ventole di raffreddamento o una combinazione di meccanismi.
Perché abbiamo bisogno della simulazione termica?
La simulazione termica è una parte importante del processo di progettazione di prodotti elettronici, soprattutto quando vengono utilizzati componenti ultraveloci moderni. Ad esempio, un FPGA o un convertitore AC/DC veloce possono facilmente dissipare diversi watt di potenza. Pertanto, i circuiti stampati, gli involucri e i sistemi devono essere progettati per miniaturizzare l'impatto del calore sul loro normale funzionamento.
Possiamo utilizzare software specializzati che consentono ai progettisti di inserire modelli 3D dell'intero dispositivo, inclusi circuiti stampati con componenti, ventole (se presenti) e involucri con prese d'aria. Le fonti di calore vengono quindi aggiunte ai componenti della simulazione, di solito ai modelli IC, che generano calore sufficiente per attirare l'attenzione. Vengono specificate le condizioni ambientali, come la temperatura dell'aria, il vettore di gravità (per il calcolo della convezione) e talvolta il carico di radiazione esterna. Quindi simulare il modello; I risultati di solito includono i diagrammi di temperatura e flusso d'aria. Nel recinto, è anche importante ottenere una mappa della pressione.
La configurazione viene completata inserendo varie condizioni iniziali - temperatura ambiente e pressione, la natura del liquido di raffreddamento (aria a 30 gradi C in questo caso), la direzione del circuito stampato nel campo gravitazionale terrestre, ecc., e quindi si corre la simulazione. Per eseguire la simulazione, il software suddivide l'intero modello in un gran numero di unità, ognuna delle quali ha le proprie caratteristiche materiali e termiche e il confine con altre unità. Quindi simula le condizioni all'interno di ciascun elemento e le propaga lentamente ad altri elementi in base alle specifiche del materiale. La simulazione e l'analisi termica contribuiranno a una migliore progettazione del PCB.
