Temperaturprobleme vermeiden Elektrothermische Effekte auf der Leiterplatte analysieren und optimieren

Das Gespräch führte Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

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Gefährliche Temperaturprobleme sollten bereits in einer frühen Designphase ausgeschlossen werden. Spice-Simulationen helfen dem Entwickler, Temperaturen in Chips der Leistungselektronik oder getakteten Dauerbetrieb exakt zu berechnen.

Temperaturprobleme auf der Leiterplatte bereits in der Designphase vermeiden. Mit passenden Simulationen lässt sich die Temperatur in den Griff bekommen.(Bild:  frei lizenziert /  Pixabay)
Temperaturprobleme auf der Leiterplatte bereits in der Designphase vermeiden. Mit passenden Simulationen lässt sich die Temperatur in den Griff bekommen.
(Bild: frei lizenziert / Pixabay)

Temperaturprobleme können in vielen Fällen bereits in der frühen Designphase von elektronischen Geräten vermieden werden. Bereits während der Schaltplanentwicklung helfen Spice-Simulationen, die Temperaturen in den Chips der Leistungselektronik sowohl im Dauerbetrieb als auch im getakteten Betrieb zu berechnen. Dabei ist die richtige Auswahl der elektronischen Komponenten unter Berücksichtigung der Erwärmung und der zu erwartenden Umgebungstemperaturen wichtig, damit diese sicher arbeiten können. Intelligente Kühlkonzepte sind erforderlich und sollten bereits in der Designphase erarbeitet werden.

„Dabei ist unter anderem das Layout der Leiterplatte zu berücksichtigen. Ein hoher Spannungsabfall kann zur Erwärmung der Leiterplatte beitragen“, sagt Dirk Linnenbrügger von FlowCAD. In seinem Vortrag auf den Cooling Days am 18. Oktober zeigt er, wie sich durch geeignete Maßnahmen solche Hot Spots frühzeitig erkennen und beseitigen lassen. Dabei hilft es, die Leiterbahnen optimal zu verlegen und den Wärmestau zu minimieren sowie eine effektive Wärmeableitung zu ermöglichen. Thermisch basierte Regelwerke unterstützen den Leiterplattenentwickler zusätzlich bei der Einhaltung von Bauteilabständen, um eine Erwärmung von vornherein zu vermeiden.

Knowhow und Networking-Event für Leistungselektronik- und Stromversorgungsexperten

Power of Electronics am 17. und 18. Oktober 2023 in Würzburg

Power of Electronics
(Bild: VCG)

Das Elektronikevent für Entwickler und Ingenieure bündelt sechs Spezialkonferenzen, die sich angefangen von der effizienten Stromversorgung über die intelligente Nutzung von elektrischer Leistung, effektiver Elektronikkühlung, neuester Relaistechnik, bis hin zur geordneten Abführung der überschüssigen Energie erstrecken.
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Kompromiss zwischen Energieeffizienz, Kosten und Nutzen

Warum ist das Thema Ihres Vortrags relevant für unsere Teilnehmer?

Elektrothermische Effekte auf der Leiterplatte: „Nicht immer sind die billigsten Komponenten die beste Wahl auf Systemebene.“(Bild:  FlowCAD)
Elektrothermische Effekte auf der Leiterplatte: „Nicht immer sind die billigsten Komponenten die beste Wahl auf Systemebene.“
(Bild: FlowCAD)

In der Elektronikentwicklung geht es heute nicht mehr nur darum, das Pflichtenheft auf die Baugruppe zu übertragen. Vielmehr müssen sehr komplexe Umgebungsbedingungen bei der Umsetzung berücksichtigt werden. Die Auswirkungen steigender Verlustleistung und damit Wärmeentwicklung in Bauelementen, auf der Leiterplatte oder im Gehäuse sollten bereits bei der Festlegung des Wärmemanagements berücksichtigt werden.

Es muss frühzeitig ein sinnvoller Kompromiss zwischen Energieeffizienz, Kosten und Nutzen gefunden werden.

Was sind die wichtigsten Aspekte Ihres Vortrags?

Nicht immer ist die billigste Komponente auch die beste Wahl auf Systemebene. Es kann durchaus sein, dass ein kostengünstiges Bauteil zusätzliche Kühlkonzepte wie Kühlkörper oder zusätzliche aktive Kühlung erfordert. Eine entsprechende Werkzeugunterstützung hilft dem Elektronikentwickler bereits bei der Schaltplanerstellung und auf Bauteilebene zielführende Entscheidungen zu treffen. Auch im weiteren Designprozess stehen dem Entwickler effiziente Werkzeuge zur Verfügung, um elektrothermische Effekte auf der Leiterplatte zu analysieren und zu optimieren.

Was lernen unsere Teilnehmer in Ihren Vortrag?

Basierend auf einem durchgängigen thermischen Konzept – von der Bauteilauswahl bis zur bestückten Baugruppe – lernen die Teilnehmer, wie thermische Probleme systematisch vermieden werden können, so dass kostspielige Fehler nicht erst entstehen.

Die Cooling Days sind Teil des Fachkongresses Power of Electronics als Knowhow und Networking-Event für alle Leistungselektronik- und Stromversorgungsexperten.

Weitere Referenten der Cooling Days 2023

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