PhySim Electronic Technology Co., Ltd.
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案例應用｜PhysimET對PCB板添加匯流條的散熱效果分析（上）
2024-03-01 13:35:09來源：芯瑞微
低電壓、大電流成為電源設計的主要趨勢
如今，電源設計領域普遍關注低電壓、大電流特性，設計工程師越來越重視電源供電網絡(PDN)的性能。隨著消費類電子產品功能不斷提升，對PCB板載流能力的要求也日益增加。若電流過大導致局部電流密度和溫度升高，將對設計產生不利影響，可能干擾元器件的正常運行，甚至導致板子損壞。
在這一背景下，添加匯流條成為解決方案之一備受青睞。通過將匯流條放置在電源供電網絡上可以有效分流，降低局部電流密度，有效避免電流熱點過高的極端情況;除此之外，匯流條還可以有效進行散熱，降低板子的局部溫度，有效避免溫度過高的極端情況，提高整個板子的安全性，保護電子器件的性能，進一步優化設計。
PhysimET獨家支持在基于Layout的設計中添加匯流條進行仿真，致力于幫助用戶解決電源設計方面的相關問題。
案例展示
以下是一個示例，展示如何使用PhysimET添加匯流條進行電熱協同仿真，分析匯流條添加的必要性以及添加后的效果。
此案例是將一個六層PCB板中的一塊區域切割下來用以示例，首先直接對該案例進行電熱協同仿真，發現溫升達到了接近90度，且電流密度也較大，這對于設計是非常不利的，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)
通過對仿真數據的分析，發現板子整體溫升較高，且Bottom層的電流密度需要優化，可以在Bottom層溫度較高的地方添加匯流條以實現散熱、分流的作用，添加兩個尺寸為長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
隨后對其進行電熱協同仿真，電、熱邊界條件和一開始未添加匯流條的仿真情景的邊界條件完全一致，發現在添加兩個矩形匯流條后，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
分析結論
經過對上述案例的仿真分析，證實使用PhysimET對PCB板添加匯流條成功實現了散熱效果。
許多設計工程師在項目中常常面臨板子溫升過高、局部電流密度過大等問題，而市面上缺乏支持匯流條功能的仿真軟件，導致他們需要耗費大量時間和精力進行反復手動調試和更新設計。
然而，通過使用PhysimET對這類應用場景進行仿真，這些問題得以迎刃而解。這不僅為PCB工程師提供了便利，提升了電子產品的競爭力，還降低了設計成本。PhysimET的應用為解決散熱和電流密度等問題提供了一種高效且可靠的解決方案，為電源設計領域帶來了新的可能性。
