PCB Design & Analyse

Koblingsboks arbeider i et elektronisk system

Temperatur kan føre til humørsvingninger, tanker om flytting, og selv glede. Dette avhenger selvfølgelig av komfortnivået eller omgivelsestemperaturen. Også, å være bosatt i en stat som gir meg utendørs aktivitet fire av fire årstider i året, fremmer en partiskhet til et varmere klima.

det Er imidlertid fortsatt tider når Jeg lett kan feile Florida, for Si Illinois i løpet av noen vintre. Som du kan forestille deg, dette faktisk fremmer humørsvingninger og tanker om flytting.

vi (mennesker) er heller Ikke de eneste enhetene som påvirkes av omgivelsestemperaturen i miljøet vi bor i. Videre kan temperaturendringer til og med stoppe funksjonaliteten sammen i enkelte enheter. Videre kan du telle deg heldig hvis du aldri har opplevd en overoppheting av motoren mens du kjører ned I-75 I Florida, i midten av sommeren. Også dette bringer meg til en annen temperaturklassifisering kalt driftstemperatur eller krysstemperatur. Som tidligere diskutert kan overskridelse av anbefalt temperatur ha skadelige effekter på funksjonaliteten.

Hva Er Omgivelsestemperatur?

Temperaturhensyn er en viktig bekymring i alle aspekter av våre personlige liv, profesjonelle liv og til og med enhetene vi bruker for å imøtekomme vår daglige eksistens. Videre innen vitenskap, elektronikk og datateknologi som helhet, design er bygget rundt de samme temperatur bekymringer. Nærmere bestemt garanterer to temperaturklassifiseringer spesiell oppmerksomhet ved utforming av elektroniske enheter og bruk av elektroniske komponenter. De to temperaturparametrene jeg refererer til er omgivelsestemperatur og koblingstemperatur eller driftstemperatur.

for det Første refererer omgivelsestemperaturen til temperaturen i omgivende luft eller miljø der enheten ligger, mens enheten er på. Definisjonen av omgivelsestemperatur er også måling av komponentene eller utstyret selv, så vel som dets miljø. Som du kan forestille deg, er denne målingen svært kritisk for enhetens drift, ytelse og livssyklus.

Enten det er en motstand, prosessor eller transistor, er nøyaktigheten av målingen og selve målingen avgjørende for å opprettholde ytelse og funksjonalitet. Videre har hver komponent et anbefalings-eller retningslinjesett som skisserer det optimale omgivelsestemperaturmiljøet. Den viktigste årsaken til å oppnå omgivelsestemperaturen er at den direkte påvirker koblingstemperaturen eller driftstemperaturen.

for Eksempel, Med Pcer, er omgivelsestemperaturen et mål på lufttemperaturen til det omkringliggende datautstyret. Også den mest kritiske komponenten i HVILKEN SOM HELST PC er mikroprosessorbrikken. Videre er det derfor det (mikroprosessor) vanligvis har sitt eget kjølesystem på plass i tillegg til de andre fansen i ET PC-tilfelle. Selv om denne målingen er kritisk for enhetens funksjonalitet og livssyklus, er det enda mer for mikroprosessoren.

endelig varierer den optimale omgivelsestemperaturen For Pcer eller komponentene fra 600 til 750 Fahrenheit. VIDERE, operativt sett, BØR PCEN være på den nedre enden av dette spekteret hvis du bruker PCEN i lengre perioder. Selv om jeg aldri har opplevd en mikroprosessorfeil pa grunn av varme, har jeg sett systemer som har. I sammendraget kan og vil omgivelsestemperaturen diktere en enhetens totale temperatur, og dermed er det nødvendig med konstant vurdering.

 en håndfull kondensatorer mot en hvit bakgrunn

mellom å finne riktig kondensator for ditt design og balansere spenningsbehov rundt det, kan de være vanskelige å implementere.

Hva Er Koblingstemperatur?

innen elektronikk kan kryssetemperaturen og driftstemperaturen være den samme; for eksempel halvlederen som brukes i enheten. Koblingstemperaturen påvirkes imidlertid også direkte av omgivelsestemperaturen, og for integrerte kretser viser følgende ligning dette forholdet mellom de to måleparametrene.

TJ = Ta + (PD x Rja)

Mens I denne ligningen:

tj representerer Koblingstemperaturen I Celsius

Ta representerer Omgivelsestemperaturen I Celsius

PD representerer strømfordelingen av den integrerte kretsen I Watt

Rja representerer Krysset Til Omgivende termisk motstand i celsius/watt.

videre er kryssetemperaturen, som er kort for transistor junction temperature (semiconductor), den maksimale driftstemperaturen til den faktiske halvlederen som brukes i den elektroniske enheten. Under drift er den høyere enn temperaturen på delens eksteriør og sakstemperaturen. Også forskjellen er ekvivalent med mengden varmeoverføring fra krysset til saken multiplisert med kryss-til-sak termisk motstand.

dessuten kan mange fysiske egenskaper påvirke temperaturen på halvledermaterialer. Dette inkluderer termisk produksjon av ladningsbærere, diffusjonshastigheten av dopantelementer og bærermobilitet.

Ordliste For Termisk Produksjon I Halvledermaterialer

Ladningsbærere Er begrepet i Fysikk for partikkel eller kvasipartikkel som er fri til å bevege seg som også bærer en elektrisk ladning. Dette gjelder spesielt for partikler som bærer en elektrisk ladning i ledere (elektrisk). Videre er to eksempler på disse partiklene ioner og elektroner.

Dopingelementer eller dopingmidler er spor av et urenhetselement som settes inn i et kjemisk materiale for å endre dets første elektriske eller optiske egenskaper.

Carrier mobilities er en karakteristisk parameter (I Fysikk) som viser hvor raskt et elektron kan bevege seg gjennom en halvleder eller metall, som et elektrisk felt trekker det.

Viktigheten Av Å Opprettholde Riktig Koblingstemperatur?

siden koblingstemperaturen også er sikker driftstemperatur, er den selvsagt relevant for generelle designhensyn, samt funksjonalitet og ytelseshensyn. Derfor er det nødvendig å kunne beregne maksimal kryssetemperatur.

videre er retningslinjene for maksimal koblingstemperatur i databladet som følger med komponenten. Det er også i bruk for de nødvendige case-to-ambient termiske motstandsberegninger for den angitte strømfordelingen. Videre hjelper resultatene av denne beregningen i utvelgelsesprosessen av riktig kjøleribbe for designet, når det er aktuelt.

også, med dagens nåværende prosessorer (PC), gir de fleste produsenter innebygde nettverkssensorer for å overvåke kjernetemperaturen til prosessorbrikken. Således, når sensoren registrerer temperaturer nær formørkelsespunktet TIL TJ, vil det starte termisk gasspjeld. Dette tiltaket inkluderer klokkehastighetsreduksjon, klokkegating og klokkestrekning, som alle reduserer kjernetemperaturen. Men hvis disse tiltakene ikke er tilstrekkelige, vil sensoren starte en nedleggelse for å forhindre skade på grunn av overdreven TJ. Så, for å oppnå en tilnærming av (chip) krysstemperaturen, bruker vi den tidligere diskuterte ligningen: TJ = Ta + (PD x Rja).

 Transistorer på en krets

Mikroprosessorer og transistorer har svært følsomme behov for driftstemperaturer.

i elektronikk krever alle enheter strøm for å fungere. Denne kraften innføres gjennom både strøm og spenning fra en utpekt kilde eller kilder. Men forbruket av energi av en enhet skaper varme og dermed resulterer i kryss temperaturer øker. Samlet sett vil omgivelsestemperatur (Ta) diktere minimumstemperaturen der en enhet opererer. Uavhengig av eventuelle tiltak som er i bruk for å kontrollere varmen, vil enheten som er i bruk alltid ha en høyere koblingstemperatur enn omgivelsene. Derfor er koblingstemperaturen avhengig av omgivelsestemperatur, og dermed påvirker den design og generelle enhetens applikasjonsbruk.

Temperaturkontroll i en elektronisk krets kan være en vanskelig prosess for enhver designer, men Med Cadence ‘ s pakke med design-og analyseverktøy kan du hvile lett. Allegro PCB Designer jobber sammen med deg og dine analyseteam for å sikre riktig temperaturregulering og termisk spredning gjennom noen av dine elektroniske design.

hvis Du ønsker å lære mer om Hvordan Cadence har løsningen for deg, snakk med vårt team av eksperter.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.