실제 부품의 응력을 사용하여 열 설계 최적화

열 분석은 모든 전자 시스템 설계에서 중요한 부분입니다.
고전력을 소비하는 전자 장치에는 PCB 기판, 방열판 또는 팬과 같은 열 제거 메커니즘이 필요합니다.
열 분석은 일반적으로 열 및 공기 흐름 시뮬레이션을 전문으로하는 기계 엔지니어 또는 타사에서 수행합니다. 이 분석에는 PCB에 배치 된 구성 요소, 실제 전력 손실, PCB 재료 및 형상에 대한 정보가 필요합니다.
일반적으로 열 분석가는 구성 요소의 데이터 시트에서 절대 최대 전력 정격을 사용하여 계산을 수행합니다. 실제 전력은 종종 최대 정격보다 훨씬 낮습니다. 이로 인해 열 제거 메커니즘이 과도하게 설계됩니다.

BQR은 회로 스트레스 시뮬레이션을 통한 부품 스트레스 분석을위한 소프트웨어 및 전문 서비스를 제공합니다.

BQR의 소프트웨어는 구성 요소의 실제 스트레스 (전력, 전류 및 전압) 값을 계산하고 문서화하는 여러 방법을 제공합니다.

  1. 반자동: BQR을 사용하여 구성 요소에 응력을 쉽게 할당할 수 있습니다. E-CAD 플러그인 회로도에
  2. 응력 시뮬레이션 : 구성 요소 응력은 고유한 자동 회로 스트레스 시뮬레이터(CircuitHawk)

혜택:

  1. 응력 분석 중 레이아웃 전에 설계 오류 및 등급 문제가 감지됩니다.
  2. 정확한 응력으로 최적의 열 설계가 가능하고 공간과 비용이 절약됩니다.
  3. 정확한 응력을 사용한 MTBF 계산은 더 나은 (더 높은) MTBF 값을 제공합니다.

예 1 :

제이 의 137.1영형C는 절대 최대 정격 전력 (6.12W)을 기반으로 IC U2a에 대해 계산되었습니다. 이 결과를 바탕으로 기계 엔지니어는 설계에 팬을 추가 할 계획이었습니다. 또한 IC 고장률은 백만 시간당 6.129 회 고장으로 계산되었습니다.
계산을 위해 CircuitHawk 시뮬레이션의 실제 전력 손실 결과를 사용하면(그림 1의 IC U2 참조) T제이 95로 밝혀졌다영형C, 자연 냉각으로 충분했습니다. 또한 고장률은 백만 시간당 0.804 회의 고장으로 감소했습니다.
42.1의 차이영형C는 T에서 발견되었습니다.제이, 고장률 (FR)은 7.6 배 감소했습니다.
요약하면 : 실제 전력 손실을 사용하면 값 비싼 냉각 요소의 불필요한 사용이 줄어들고 MTBF가 훨씬 높아집니다.

그림 1: IC의 다양한 전력에 대한 Tj 및 고장률(BQR 소프트웨어의 스크린샷)

예 2 :

실제 기판의 MTBF는 실제 응력 (부품 응력 방법)과 50% 응력 (부품 개수 방법) 모두에 대해 계산되었습니다.
실제 응력으로 계산 된 MTBF는 약 1.5 배 더 높은 것으로 나타났습니다.

Screenshot of MTBF software
그림 2 : "50% 스트레스"와 "실제 스트레스"를 사용하여 계산 된 보드 MTBF 비교