Gleichspannungsabfall und Thermik

DC-Abfall- und Wärmesimulationen beantworten die zwei Fragen, die jeder Strompfad aufwirft: Sieht die Last die Spannung, die sie braucht, und wie heiß wird die Platine? Beide laufen in Sekunden, also führe sie frei aus, nach jeder Layout-Änderung, die einen Strompfad betrifft.

#Gleichspannungsabfall

name = "lna-dc"
kind = "dc"
layout = "lna"
cell = 0.05

[[supplies]]
pad = "D2.1"
voltage = "4.7V"

[[supplies]]
pad = "J3.2"
voltage = "0V"

[[loads]]
pad = "U1.3"
current = "90mA"
return = "U1.2"

[[links]]
ref = "L1"
resistance = "0.6ohm"

Der Solver behandelt das Kupfer jeder Ebene als widerstandiges Blatt, mit Vias als verzinnte Rohre zwischen den Ebenen, die sie überspannen, hält die Versorgungspads auf ihrer Spannung und zieht den Strom jeder Last an ihrem Pad ab und über ihr return zurück. Er löst die gesamte Platine in Doppelpräzision mit sparsamer Cholesky-Zerlegung.

Bauteile leiten DC über [[links]]. Widerstände nehmen ihren Wert aus dem Schaltplan; Induktivitäten und Ferritperlen standardmäßig 0,1 Ohm, also gib einer Drossel ihren DCR aus dem Datenblatt, wie oben. Alles andere ist offen, außer es ist verlinkt. Ein Link verbindet Pad 1 und 2, außer a und b benennen andere, also ist ein Lastschalter { ref = "U5", resistance = "80mohm", a = "1", b = "6" }.

agentee sim lna-dc
agentee show sim:lna-dc

supply D2.1            4.7 V         sources 90.00 mA
load U1.3              4.645 V       90 mA, pad 4.6453 V, return 0.0000 V
peak current density   13.892 A/mm2  F.Cu at [16.15, 12.10]
via [12.55, 11.00]     5.575 mA      busiest vias

Dieser Lauf dauerte zwei Sekunden. Die Karten zeigen den Abfall von der Versorgung jedes Kupferinsels in mV, die Stromdichte in A/mm2 und die Spannung. Schau auf die Dichtekarte nach Engstellen: eine Kupferfläche, die zwischen zwei Pads gequetscht ist, oder ein einzelnes Via, das eine Schiene trägt.

#Thermik

name = "lna-thermal"
kind = "thermal"
layout = "lna"
cell = 0.2
ambient = 25.0

[[sources]]
ref = "U1"
power = "0.45W"
theta_jc = 65.0
pads = ["2"]

[[sources]]
ref = "D2"
power = "30mW"

Steady-State-Wärmeleitung durch FR4 (0,8 W/mK in der Ebene, 0,3 quer), die Kupferblätter und die Via-Rohre, mit Konvektion von beiden Seiten, gelöst auf der GPU mit vorbedingtem konjugiertem Gradientenverfahren. Eine Quelle gibt ihre Leistung über ihre Pads in die Platine, oder nur über die pads, die du nennst, wie den Wärmeabfuhr-Tab eines Reglers. theta_jc fügt eine Schätzung der Sperrschichttemperatur zur Padtemperatur hinzu.

board peak     60.2 C   F.Cu at [13.00, 11.60]
U1 pads        60.2 C   0.45 W
U1 junction    89.4 C   pads + 0.45 W x 65 C/W
D2 pads        57.4 C   0.03 W

#Gehäuse modellieren

h_top und h_bottom sind die Konvektionskoeffizienten jeder Seite, in W/m2K: 10 ist ruhende Luft, 25 und mehr mit Lüfter. Eine Seite, die über ein Gap-Pad an einen Kühlkörper oder eine Bodenplatte gedrückt ist, ist eine viel größere Zahl. Die zweite Wärmesimulation der LNA legt die gesamte Unterseite auf ein 1 mm, 3 W/mK Gap-Pad an eine 70 C Bodenplatte:

name = "lna-thermal-chassis"
kind = "thermal"
layout = "lna"
ambient = 70.0
h_bottom = 3000.0

board peak     76.8 C
U1 pads        76.8 C   0.45 W
U1 junction    106.0 C

Der SPF5189Z ist für eine Bein-Temperatur von 85 C spezifiziert, also ist dieser Lauf der, der sagt, ob das Design in seinem Gehäuse funktioniert. Schreibe diese Begründung in die description der Simulation, wie das Beispiel es tut: Die nächste Person oder die nächste Agent-Sitzung liest sie dort.

#Wann sie ausführen

• Nachdem du einen Regler, einen Verstärker oder etwas über ein Viertel Watt platziert hast. Der Placer liest die Wärmesimulationen eines Layouts und hält deren Quellen mindestens 0,25 W voneinander entfernt.
• Nachdem du eine Schiene geroutet hast, um eine Engstelle zu finden, bevor sie zu einer heißen Stelle wird.
• Vor der Bestellung, mit dem echten Gehäuse.

Ergebnisse veralten, wenn sich die Spezifikation oder das Kupfer ändert, und die Prüfung sagt das.