Phân tích nhiệt trong quy trình thiết kế PCB xem như một công cụ then chốt để đảm bảo độ tin cậy, hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống điện tử. Thường bị lu mờ bởi các phân tích khác hoặc bị xếp vào các phép tính gần đúng bảo thủ, phân tích nhiệt đang trải qua thời kỳ phục hưng, bị thúc đẩy bởi nhu cầu công nghệ ngày càng phát triển của các sản phẩm ngày nay.
Cùng Vietbay tìm hiểu các thông tin chi tiết ngay dưới đây:
Các phương pháp phân tích nhiệt truyền thống
Các kỹ sư thường dựa vào các phương pháp thủ công để giải quyết các vấn đề về nhiệt, áp dụng quy tắc ngón tay cái hoặc các biện pháp làm mát quá mức để đảm bảo an toàn. Những cách tiếp cận này, mặc dù mang lại một số khả năng kiểm soát nhưng lại thiếu sự tinh tế cần thiết để xử lý các vấn đề phức tạp của mô hình bo mạch hiện đại. Đặt các thành phần ở khoảng cách an toàn hoặc dựa vào mô hình kim tự tháp để ước tính ngưỡng nhiệt là những phương pháp phổ biến nhưng có thể che giấu các vấn đề cơ bản.
Bối cảnh thiết kế PCB đã trải qua một sự thay đổi, với yêu cầu về năng lượng ngày càng tăng, thiết kế mật độ cao và yêu cầu hiệu suất nghiêm ngặt đã trở thành tiêu chuẩn. Sự bất cập của các phương pháp nhiệt truyền thống để đáp ứng những nhu cầu này ngày càng trở nên rõ ràng. Việc đặt các linh kiện cách xa nhau hơn để giảm thiểu các vấn đề về nhiệt vô tình làm ảnh hưởng đến tốc độ và khả năng kết nối giữa các thành phần quan trọng, tạo ra một vấn đề đòi hỏi một cách tiếp cận phức tạp hơn.
Chuyển dịch phân tích nhiệt sang trái trong quy trình thiết kế
Việc khám phá các đặc tính nhiệt của một thiết kế có thể được thực hiện ngay khi các thành phần quan trọng được lắp đặt, không nhất thiết là khi thiết kế đã hoàn tất. Các thông tin liên quan đến nhiệt như tốc độ quạt, hệ thống có quạt hay không và bộ tản nhiệt đều được xem xét. Việc chạy mô phỏng bảng mạch trong khung sản phẩm đảm bảo rằng người dùng nhận được kết quả thực tế nhất từ quá trình chạy mô phỏng. Một số loại dữ liệu khác nhau có thể được trích xuất từ việc phân tích nguyên mẫu kỹ thuật số.
Ví dụ: có thể ghi lại sự phân bố nhiệt độ của các bộ phận điện và cơ khí, tốc độ không khí trong thiết kế và thậm chí cả dữ liệu về sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian và giúp dễ dàng tối ưu hóa hiệu suất nhiệt của sản phẩm cuối cùng.
Nhiệt đòi hỏi sự hợp tác đa ngành
Sự hồi sinh của phân tích nhiệt không chỉ giới hạn ở một lĩnh vực duy nhất. Sự tích hợp của nó thường trải rộng trên nhiều lĩnh vực, thúc đẩy sự hợp tác giữa các kỹ sư cơ khí và kỹ sư điện tử. Cách tiếp cận liên ngành này mang lại cái nhìn toàn diện về hiệu suất nhiệt, trong đó các cân nhắc về cơ học hội tụ với các phương pháp thiết kế điện tử để tạo ra các hệ thống mạnh mẽ, hiệu quả và tối ưu hóa về nhiệt.
Những thách thức của việc áp dụng và lặp lại
Bất chấp sự thừa nhận mới về tầm quan trọng của nó, việc tích hợp phân tích nhiệt vào bên trái quy trình thiết kế đặt ra những thách thức. Nó đòi hỏi sự thay đổi trong tư duy và phương pháp luận, thường liên quan đến quá trình học tập dành cho các kỹ sư đã quen với các phương pháp tiếp cận thông thường. Ngoài ra, tính chất lặp đi lặp lại của phân tích nhiệt đòi hỏi các công cụ và phương pháp phức tạp có thể tích hợp liền mạch vào các khung thiết kế hiện có.
Các công cụ như Simcenter Flotherm XT, có thể rút ngắn thiết kế nhiệt điện tử bằng cách sử dụng phần mềm phân tích nhiệt điện tử tập trung CAD kết nối các luồng thiết kế ECAD và MCAD. Mô phỏng đồng thời năng lượng (với HyperLynx) và nhiệt (với Flotherm) dự đoán sự sụt giảm điện áp, vùng dòng điện cao và dẫn đến thay đổi nhiệt độ. Sự tích hợp chặt chẽ của các trình mô phỏng này với môi trường tạo thiết kế giúp đơn giản hóa đáng kể việc thiết lập và đảm bảo mô phỏng thường xuyên với độ chính xác tối đa.
Tương lai của phân tích nhiệt trong thiết kế PCB
Bằng cách chủ động giải quyết các vấn đề về nhiệt trong giai đoạn thiết kế ban đầu, các kỹ sư có thể tối ưu hóa hiệu suất hệ thống và nâng cao độ tin cậy. Áp dụng phân tích nhiệt không chỉ bảo vệ khỏi những cạm bẫy tiềm ẩn mà còn đặt nền tảng cho những tiến bộ tiên phong trong hệ thống điện tử.
Khi bối cảnh thiết kế PCB tiếp tục phát triển, việc chuyển sang trái của phân tích nhiệt trong quy trình thiết kế PCB của bạn không chỉ trở thành điều cần thiết mà còn là nền tảng cho sự xuất sắc trong thiết kế PCB.
Nguồn: Siemens
Tìm hiểu thêm:
- PADS Professional Premium – giảm 80% thời gian thiết kế PCB với chức năng tự động hóa định tuyến
- Phân tích nhiệt trong thiết kế PCB
- Thiết kế PCB là gì?
- Phần mềm PADS cho thiết kế PCB & và công cụ hợp tác thiết kế
Vietbay, nhà phân phối ủy quyền của Siemens EDA và là đối tác chiến lược toàn diện của Siemens DISW tại Việt Nam, tự hào là đơn vị điều phối tổ chức sự kiện quan trọng này. Với hơn 20 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tư vấn, cung cấp và đào tạo chuyển giao công nghệ, Vietbay cam kết cung cấp các giải pháp thiết kế và sản xuất IC, PCB toàn diện với các dịch vụ và giá trị gia tăng. Từ đó, Vietbay giúp khách hàng làm chủ công nghệ, phát triển nhanh và bền vững trong thời đại số.
Liên hệ với Vietbay để được tư vẫn miến phí:
#vietbay #siemensdistributor #siemenseda #mentorgraphics #ic #pcb #pcbdesign
