Optimieren Sie das thermische Design unter Verwendung der tatsächlichen Beanspruchung der Komponenten

Die thermische Analyse ist ein wichtiger Bestandteil jedes elektronischen Systemdesigns.
Elektronische Geräte, die viel Strom verbrauchen, erfordern Wärmeabfuhrmechanismen wie PCB-Substrat, Kühlkörper oder Lüfter.
Die thermische Analyse wird normalerweise von Maschinenbauingenieuren oder Drittunternehmen durchgeführt, die sich auf die Simulation von Wärme- und Luftströmungen spezialisiert haben. Diese Analyse erfordert Informationen über die auf der Leiterplatte platzierten Komponenten, die tatsächliche Verlustleistung sowie die Leiterplattenmaterialien und -geometrie.
Normalerweise führt der thermische Analytiker die Berechnung unter Verwendung der absoluten maximalen Nennleistung aus den Datenblättern der Komponenten durch. Die tatsächliche Leistung ist oft deutlich niedriger als die maximale Leistung. Dies führt zu einer Überentwicklung der Wärmeabfuhrmechanismen.

BQR bietet Software und professionellen Service für die Analyse von Bauteilspannungen durch Schaltungsspannungssimulation.

Die Software von BQR bietet verschiedene Methoden zur Berechnung und Dokumentation der tatsächlichen Spannungswerte (Leistung, Strom und Spannung) der Komponenten:

  1. Halbautomatisch: Spannungen lassen sich mit dem BQR einfach Bauteilen zuordnen E-CAD-Plugin auf dem Schaltplan
  2. Spannungssimulation: Die Spannung der Komponenten wird berechnet durch a Einzigartiger automatisierter Schaltungsbelastungssimulator (CircuitHawk)

Leistungen:

  1. Während der Spannungsanalyse werden Konstruktionsfehler und Bewertungsprobleme vor dem Layout erkannt
  2. Genaue Beanspruchungen ermöglichen ein optimales thermisches Design und sparen Platz und Kosten
  3. Die MTBF-Berechnung unter Verwendung exakter Spannungen liefert bessere (höhere) MTBF-Werte

Beispiel 1:

T.j von 137,1ÖC wurde für IC U2a basierend auf der absoluten maximalen Nennleistung (6,12 W) berechnet. Basierend auf diesem Ergebnis plante der Maschinenbauingenieur, dem Entwurf einen Lüfter hinzuzufügen. Darüber hinaus wurde die IC-Ausfallrate mit 6,129 Ausfällen pro Million Stunden berechnet.
Durch die Verwendung des tatsächlichen Verlustleistungsergebnisses aus der CircuitHawk-Simulation für die Berechnung (siehe IC U2 in Abb. 1), Tj wurde gefunden, um 95 zu seinÖC und die natürliche Kühlung war ausreichend. Zusätzlich verringerte sich die Ausfallrate auf 0,804 Ausfälle pro Million Stunden.
Ein Unterschied von 42,1ÖC wurde in T gefundenjund die Ausfallrate (FR) nahm um den Faktor 7,6 ab.
Zusammenfassend: Die Verwendung der tatsächlichen Verlustleistung reduziert den unnötigen Einsatz kostspieliger Kühlelemente und führt zu einer viel höheren MTBF.

Abbildung 1: Tj und Ausfallrate für verschiedene Leistungen eines IC (Screenshot aus BQR-Software)

Beispiel 2:

Die MTBF einer tatsächlichen Platte wurde sowohl für die tatsächliche Spannung (Teilespannungsmethode) als auch für die 50%-Spannung (Teilezählmethode) berechnet.
Die mit der tatsächlichen Spannung berechnete MTBF war um einen Faktor von etwa 1,5 höher.

Screenshot of MTBF software
Abbildung 2: Vergleich der mit „50% Stress“ berechneten Board-MTBF mit „Actual Stress“