低電壓、大電流成為電源設(shè)計(jì)的主要趨勢(shì)

如今，電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域普遍關(guān)注低電壓、大電流特性，設(shè)計(jì)工程師越來(lái)越重視電源供電網(wǎng)絡(luò)(PDN)的性能。隨著消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品功能不斷提升，對(duì)PCB板載流能力的要求也日益增加。若電流過(guò)大導(dǎo)致局部電流密度和溫度升高，將對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)生不利影響，可能干擾元器件的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致板子損壞。

在這一背景下，添加匯流條成為解決方案之一備受青睞。通過(guò)將匯流條放置在電源供電網(wǎng)絡(luò)上可以有效分流，降低局部電流密度，有效避免電流熱點(diǎn)過(guò)高的極端情況;除此之外，匯流條還可以有效進(jìn)行散熱，降低板子的局部溫度，有效避免溫度過(guò)高的極端情況，提高整個(gè)板子的安全性，保護(hù)電子器件的性能，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。

PhysimET獨(dú)家支持在基于Layout的設(shè)計(jì)中添加匯流條進(jìn)行仿真，致力于幫助用戶(hù)解決電源設(shè)計(jì)方面的相關(guān)問(wèn)題。

案例展示

以下是一個(gè)示例，展示如何使用PhysimET添加匯流條進(jìn)行電熱協(xié)同仿真，分析匯流條添加的必要性以及添加后的效果。

此案例是將一個(gè)六層PCB板中的一塊區(qū)域切割下來(lái)用以示例，首先直接對(duì)該案例進(jìn)行電熱協(xié)同仿真，發(fā)現(xiàn)溫升達(dá)到了接近90度，且電流密度也較大，這對(duì)于設(shè)計(jì)是非常不利的，具體如下所示：;

未添加匯流條的仿真案例溫度分布(Top層)

未添加匯流條的仿真案例電流密度分布(Bottom層)

通過(guò)對(duì)仿真數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)板子整體溫升較高，且Bottom層的電流密度需要優(yōu)化，可以在Bottom層溫度較高的地方添加匯流條以實(shí)現(xiàn)散熱、分流的作用，添加兩個(gè)尺寸為長(zhǎng)9.8mm*寬1.3mm*高1.8mm的矩形匯流條，添加后的案例3D模型示意圖如下：

添加匯流條后的3D模型圖

隨后對(duì)其進(jìn)行電熱協(xié)同仿真，電、熱邊界條件和一開(kāi)始未添加匯流條的仿真情景的邊界條件完全一致，發(fā)現(xiàn)在添加兩個(gè)矩形匯流條后，溫升和最初未添加匯流條的情景相比降低了24℃左右，具體如下所示：

添加匯流條前后最大溫度相比

分析結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)上述案例的仿真分析，證實(shí)使用PhysimET對(duì)PCB板添加匯流條成功實(shí)現(xiàn)了散熱效果。

許多設(shè)計(jì)工程師在項(xiàng)目中常常面臨板子溫升過(guò)高、局部電流密度過(guò)大等問(wèn)題，而市面上缺乏支持匯流條功能的仿真軟件，導(dǎo)致他們需要耗費(fèi)大量時(shí)間和精力進(jìn)行反復(fù)手動(dòng)調(diào)試和更新設(shè)計(jì)。

然而，通過(guò)使用PhysimET對(duì)這類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行仿真，這些問(wèn)題得以迎刃而解。這不僅為PCB工程師提供了便利，提升了電子產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，還降低了設(shè)計(jì)成本。PhysimET的應(yīng)用為解決散熱和電流密度等問(wèn)題提供了一種高效且可靠的解決方案，為電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域帶來(lái)了新的可能性。