Как тепловое моделирование помогает при проектировании радиатора
Большинство электронных компонентов нагреваются, когда через них протекает ток. Нагрев зависит от мощности, характеристик устройства и конструкции схемы. Помимо компонентов, сопротивление электрических соединений, медной проводки и сквозных отверстий также может вызвать некоторые потери тепла и мощности. Чтобы избежать сбоя или отказа цепи, разработчики печатных плат должны стремиться производить печатные платы, которые могут нормально работать и оставаться в безопасном температурном диапазоне. Хотя некоторые схемы могут работать без дополнительного охлаждения, в некоторых случаях добавление радиаторов, вентиляторов охлаждения или комбинации механизмов неизбежно.
Зачем нам тепловое моделирование?
Тепловое моделирование является важной частью процесса проектирования электронных изделий, особенно когда используются современные сверхбыстрые компоненты. Например, FPGA или быстрый преобразователь переменного/постоянного тока могут легко рассеивать несколько ватт мощности. Поэтому платы, корпуса и системы ПК должны быть спроектированы так, чтобы минимизировать влияние тепла на их нормальную работу.
Мы можем использовать специализированное программное обеспечение, которое позволяет дизайнерам вводить 3D-модели всего устройства, включая печатные платы с компонентами, вентиляторы (если они есть) и корпуса с вентиляционными отверстиями. Затем к компонентам моделирования добавляются источники тепла — обычно к моделям микросхем, которые генерируют достаточно тепла, чтобы привлечь внимание. Указываются условия окружающей среды, такие как температура воздуха, вектор силы тяжести (для расчета конвекции), а иногда и внешняя радиационная нагрузка. Затем смоделируйте модель; Результаты обычно включают диаграммы температуры и воздушного потока. В вольере также важно получить карту давления.
Конфигурация завершается вводом различных начальных условий — температуры и давления окружающей среды, природы теплоносителя (в данном случае воздуха с температурой 30 градусов C), направления печатной платы в поле силы тяжести Земли и т. д., а затем запускаем симуляция. Для выполнения моделирования программное обеспечение разбивает всю модель на большое количество блоков, каждый из которых имеет свои собственные материальные и тепловые характеристики и границу с другими блоками. Затем он моделирует условия внутри каждого элемента и медленно передает их другим элементам в соответствии со спецификациями материала. Тепловое моделирование и анализ будут способствовать улучшению проектирования печатных плат.
