Ottimizza la progettazione termica utilizzando lo stress dei componenti effettivi

L'analisi termica è una parte importante di qualsiasi progetto di sistema elettronico.
I dispositivi elettronici che consumano una potenza elevata richiedono meccanismi di rimozione del calore come substrato PCB, dissipatori di calore o ventole.
L'analisi termica viene solitamente eseguita da ingegneri meccanici o società di terze parti specializzate nella simulazione del calore e del flusso d'aria. Questa analisi richiede informazioni sui componenti posizionati sul PCB, sull'effettiva dissipazione di potenza e sui materiali e sulla geometria del PCB.
Di solito, l'analista termico esegue il calcolo utilizzando la potenza nominale massima assoluta dalle schede tecniche dei componenti. La potenza effettiva è spesso notevolmente inferiore alla potenza massima. Ciò porta a un design eccessivo dei meccanismi di rimozione del calore.

BQR offre software e servizi professionali per l'analisi delle sollecitazioni dei componenti mediante simulazione delle sollecitazioni sui circuiti.

Il software di BQR fornisce diversi metodi per calcolare e documentare i valori effettivi di stress (potenza, corrente e tensione) dei componenti:

  1. Semi-automatico: le sollecitazioni possono essere facilmente assegnate ai componenti utilizzando il BQR E-CAD plug-in sullo schema
  2. Simulazione della sollecitazione: la sollecitazione dei componenti viene calcolata da a simulatore di stress del circuito automatizzato unico (CircuitHawk)

Benefici:

  1. Durante l'analisi dello stress, gli errori di progettazione e i problemi di classificazione vengono rilevati prima del layout
  2. Le sollecitazioni esatte consentono un design termico ottimale, risparmiando spazio e costi
  3. Il calcolo dell'MTBF utilizzando sollecitazioni esatte fornisce valori MTBF migliori (più alti)

Esempio 1:

Tj di 137.1oC è stato calcolato per IC U2a in base alla potenza nominale massima assoluta (6,12 W). Sulla base di questo risultato, l'ingegnere meccanico stava progettando di aggiungere un ventilatore al progetto. Inoltre, il tasso di guasto del circuito integrato è stato calcolato in 6.129 guasti per milione di ore.
Utilizzando l'effettiva dissipazione di potenza risultante dalla simulazione CircuitHawk per il calcolo (vedere IC U2 in fig. 1), Tj è risultato essere 95oC, e il raffreddamento naturale era sufficiente. Inoltre, il tasso di errore è sceso a 0,804 errori per milione di ore.
Una differenza di 42.1oC è stato trovato in Tje il tasso di fallimento (FR) è diminuito di un fattore 7,6.
Per riassumere: l'uso della dissipazione di potenza effettiva riduce l'uso non necessario di costosi elementi di raffreddamento e si traduce in un MTBF molto più elevato.

Figura 1: Tj e tasso di guasto per diverse potenze di un circuito integrato (screenshot dal software BQR)

Esempio 2:

L'MTBF di una tavola effettiva è stato calcolato sia per la sollecitazione effettiva (metodo di sollecitazione delle parti) che per la sollecitazione 50% (metodo di conteggio delle parti).
L'MTBF calcolato con lo stress effettivo è risultato superiore di un fattore di circa 1,5.

Screenshot of MTBF software
Figura 2: Confronto dell'MTBF della tavola calcolato utilizzando "stress 50%" e "stress effettivo"